專利名稱：一種導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路天線絕對(duì)時(shí)延標(biāo)定系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路天線絕對(duì)時(shí)延的標(biāo)定系統(tǒng)，可用于導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)星間鏈路天線的絕對(duì)時(shí)延標(biāo)定。
背景技術(shù)：
在全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，維持較高的衛(wèi)星軌道確定精度和鐘差確定精度是確保導(dǎo)航接收終端獲得大系統(tǒng)要求的定位或授時(shí)精度的關(guān)鍵。獲得精確軌道和鐘差參數(shù)通常需要在全球范圍布設(shè)大量地面站進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，目前我國(guó)不具備這樣的全球性戰(zhàn)略地理資源，因此我國(guó)在研的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將采用星間鏈路技術(shù)，其中一個(gè)重要功能是在僅配置少數(shù)監(jiān)測(cè)站的情況下通過星間鏈路的精密測(cè)量獲得軌道上其它弧段的測(cè)量信息，從而達(dá)到獲得精密軌道參數(shù)的能力。導(dǎo)航衛(wèi)星通過星間鏈路，播發(fā)和接收擴(kuò)頻測(cè)距信號(hào)進(jìn)行衛(wèi)星之間的精密測(cè)距，精確的星間距離值的獲取需要扣除衛(wèi)星星間鏈路收發(fā)電路本身的時(shí)延，才能得到衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，衛(wèi)星星間鏈路收發(fā)電路本身時(shí)延的測(cè)量精度將直接影響衛(wèi)星之間的測(cè)距精度。導(dǎo)航衛(wèi)星的星間鏈路天線是星間鏈路收發(fā)電路的重要組成部分，因此，導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路收發(fā)天線的絕對(duì)時(shí)延值是導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)，收發(fā)天線的絕對(duì)時(shí)延標(biāo)定的精度將影響衛(wèi)星之間的星間測(cè)距精度。目前，天線時(shí)延絕對(duì)時(shí)延標(biāo)定系統(tǒng)主要有兩種類型(I) 一種是采用零距轉(zhuǎn)發(fā)器和校零天線的天線時(shí)延標(biāo)定系統(tǒng)。具體可參見2007年第33卷第4期無線電通信工程，由黃旭峰、秦順友發(fā)表的《圓口徑測(cè)距天線時(shí)延測(cè)量方法》一文。這種類型的天線時(shí)延標(biāo)定系統(tǒng)中，零距轉(zhuǎn)發(fā)器和校零天線本身絕對(duì)時(shí)延的精密標(biāo)定也是測(cè)試難題，它們的標(biāo)定精度將嚴(yán)重影響被測(cè)天線時(shí)延的標(biāo)定精度，零距轉(zhuǎn)發(fā)器的使用與星間鏈路天線的實(shí)際工作情況不同，標(biāo)定結(jié)果與星間鏈路天線真實(shí)工作狀態(tài)情況下的時(shí)延值存在差異。(2)另一種是采用矢量網(wǎng)路分析儀器的天線絕對(duì)時(shí)延標(biāo)定系統(tǒng)。具體可參見2009年第I期空間電子技術(shù)，由吳春邦、楊文麗、劉波發(fā)表的《導(dǎo)航衛(wèi)星天線相位中心及時(shí)延測(cè)試》一文。該時(shí)延標(biāo)定系統(tǒng)采用了標(biāo)準(zhǔn)天線作為測(cè)試參考，對(duì)于導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路ka頻段天線，很難得到一個(gè)用于測(cè)試時(shí)延的標(biāo)準(zhǔn)天線，其次，收發(fā)天線滿足遠(yuǎn)場(chǎng)條件下，通過矢量網(wǎng)路分析儀測(cè)試時(shí)，測(cè)試連接電纜或波導(dǎo)長(zhǎng)，在Ka頻段工作情況下，長(zhǎng)測(cè)試電纜或波導(dǎo)的本身時(shí)延校準(zhǔn)要保證穩(wěn)定、高精度十分困難。一個(gè)最重要的是采用矢量網(wǎng)路分析儀測(cè)試的時(shí)延值為一個(gè)頻段的各測(cè)試頻率點(diǎn)的群時(shí)延，不能正確反映星間鏈路傳輸某個(gè)特定信號(hào)體制的擴(kuò)頻測(cè)距信號(hào)的時(shí)延情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路天線絕對(duì)時(shí)延標(biāo)定系統(tǒng)，能正確反映星間鏈路電路傳輸測(cè)距信號(hào)情況下星間鏈路天線絕對(duì)時(shí)延的真實(shí)狀態(tài)，得到星間鏈路天線的高精度時(shí)延標(biāo)定值。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路天線絕對(duì)時(shí)延標(biāo)定系統(tǒng)，包括基準(zhǔn)頻率源、星間鏈路發(fā)射機(jī)、星間鏈路接收機(jī)、時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器、控制和處理計(jì)算機(jī)、衰減器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀以及至少三個(gè)待標(biāo)定星間鏈路天線，其中基準(zhǔn)頻率源產(chǎn)生與導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星鐘頻率相同的基準(zhǔn)頻率信號(hào)，為星間鏈路發(fā)射機(jī)和星間鏈路接收機(jī)提供頻率參考；星間鏈路發(fā)射機(jī)利用基準(zhǔn)頻率源提供的頻率參考產(chǎn)生星間鏈路傳輸?shù)臏y(cè)距信號(hào)，并向外提供一個(gè)秒脈沖信號(hào)作為時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的一個(gè)輸入；星間鏈路接收機(jī)接收星間鏈路測(cè)距信號(hào)，輸出擴(kuò)頻測(cè)距的偽距值，并向外提供一個(gè)秒脈沖信號(hào)作為時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的另一個(gè)輸入；時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器測(cè)量星間鏈路發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)與星間鏈路接收機(jī)產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)之間的時(shí)間差；衰減器有線連接在星間鏈路發(fā)射機(jī)與星間鏈路接收機(jī)之間，對(duì)星間鏈路發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)電平進(jìn)行衰減；待標(biāo)定星間鏈路天線兩兩構(gòu)成一個(gè)測(cè)試組合，任意一個(gè)測(cè)試組合測(cè)試時(shí)，其中一個(gè)待標(biāo)定星間鏈路天線與星間鏈路發(fā)射機(jī)連接，另一個(gè)待標(biāo)定星間鏈路天線與星間鏈路接收機(jī)連接，任意一個(gè)測(cè)試組合中兩個(gè)待測(cè)量天線之間的距離R保持相同且兩個(gè)待測(cè)量天線
的波束相互瞄準(zhǔn)，其中
權(quán)利要求
1. 一種導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路天線絕對(duì)時(shí)延標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于包括基準(zhǔn)頻率源、星間鏈路發(fā)射機(jī)、星間鏈路接收機(jī)、時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器、控制和處理計(jì)算機(jī)、衰減器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀以及至少三個(gè)待標(biāo)定星間鏈路天線，其中 基準(zhǔn)頻率源產(chǎn)生與導(dǎo)航衛(wèi)星的衛(wèi)星鐘頻率相同的基準(zhǔn)頻率信號(hào)，為星間鏈路發(fā)射機(jī)和星間鏈路接收機(jī)提供頻率參考； 星間鏈路發(fā)射機(jī)利用基準(zhǔn)頻率源提供的頻率參考產(chǎn)生星間鏈路傳輸?shù)臏y(cè)距信號(hào)，并向外提供一個(gè)秒脈沖信號(hào)作為時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的一個(gè)輸入； 星間鏈路接收機(jī)接收星間鏈路測(cè)距信號(hào)，輸出擴(kuò)頻測(cè)距的偽距值，并向外提供一個(gè)秒脈沖信號(hào)作為時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的另一個(gè)輸入； 時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器測(cè)量星間鏈路發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)與星間鏈路接收機(jī)產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)之間的時(shí)間差； 衰減器有線連接在星間鏈路發(fā)射機(jī)與星間鏈路接收機(jī)之間，對(duì)星間鏈路發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)電平進(jìn)行衰減； 待標(biāo)定星間鏈路天線兩兩構(gòu)成一個(gè)測(cè)試組合，任意一個(gè)測(cè)試組合測(cè)試時(shí)，其中一個(gè)待標(biāo)定星間鏈路天線與星間鏈路發(fā)射機(jī)連接，另一個(gè)待標(biāo)定星間鏈路天線與星間鏈路接收機(jī)連接，任意一個(gè)測(cè)試組合中兩個(gè)待測(cè)量天線之間的距離R保持相同且兩個(gè)待測(cè)量天線的波束相互瞄準(zhǔn)，其中i 2^·，λ為待測(cè)頻率信號(hào)中心頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，D為待測(cè)天線的直/I徑； 矢量網(wǎng)路分析儀對(duì)衰減器、用于有線連接的測(cè)試電纜或波導(dǎo)的時(shí)延進(jìn)行標(biāo)校，得到測(cè)量通道的零值； 控制和處理計(jì)算機(jī)在各秒時(shí)刻讀取星間鏈路接收機(jī)的偽距測(cè)量結(jié)果及與該秒時(shí)刻對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器所測(cè)量的秒脈沖信號(hào)時(shí)間差，將距離R折算為自由空間傳播時(shí)延，將加入待測(cè)量天線后的測(cè)距信號(hào)收發(fā)之間的組合時(shí)延扣除測(cè)量通道的零值以及自由空間傳播時(shí)延后，得到任意一個(gè)測(cè)試組合中兩個(gè)待測(cè)量天線各自絕對(duì)時(shí)延的和，然后通過解方程組的形式獲取各待標(biāo)定星間鏈路天線的絕對(duì)時(shí)延。
全文摘要
一種導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路天線絕對(duì)時(shí)延標(biāo)定系統(tǒng)，包括基準(zhǔn)頻率源、星間鏈路發(fā)射機(jī)、星間鏈路接收機(jī)、時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器、控制和處理計(jì)算機(jī)、衰減器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀以及至少三個(gè)待標(biāo)定星間鏈路天線。待標(biāo)定星間鏈路天線相互兩兩配對(duì)，與星間鏈路發(fā)射機(jī)、星間鏈路接收機(jī)、衰減器以及之間的電纜組成收發(fā)鏈路。時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器測(cè)量星間鏈路發(fā)射機(jī)和星間鏈路接收機(jī)各自產(chǎn)生的秒信號(hào)之間的時(shí)間差。控制和處理計(jì)算機(jī)讀取星間鏈路接收機(jī)和時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的測(cè)量值，通過數(shù)據(jù)處理后得到各待標(biāo)定星間鏈路天線的絕對(duì)時(shí)延。本發(fā)明的標(biāo)定系統(tǒng)采用與星間鏈路傳輸信號(hào)體制一致的測(cè)試信號(hào)，測(cè)試結(jié)果能反映真實(shí)的星間鏈路信號(hào)傳輸時(shí)延，具有較高的測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01S19/20GK102636790SQ20121008688
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者劉家興, 崔小準(zhǔn), 武向軍, 董海青, 鐘兆豐 申請(qǐng)人:北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部