[發(fā)明專利]轉(zhuǎn)發(fā)式一站發(fā)多站收衛(wèi)星測軌方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710063696.2
• 申請日: 2007-02-07
• 公開（公告）號: CN101241175A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李志剛;施滸立;艾國祥;楊旭海
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家授時中心;中國科學(xué)院國家天文臺
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01S5/14;B64G3/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 周國城

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明轉(zhuǎn)發(fā)式一站發(fā)多站收衛(wèi)星測軌方法，涉及深空跟蹤技術(shù)領(lǐng)域，適用于衛(wèi)星的測軌技術(shù)和深空飛行器的測軌。

背景技術(shù)

2003年12月30日，李志剛等申請了《轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星測軌定軌方法》，2006年7月5日已獲批準(zhǔn)(專利申請?zhí)枺?00310102197.1)。這是一種利用轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行衛(wèi)星測軌定軌的方法，適用于裝有轉(zhuǎn)發(fā)器的衛(wèi)星或航天器的測軌定軌。其特點是，各站通過接收發(fā)射信號，測定信號從發(fā)射站到衛(wèi)星或其它測站的時間間隔，實現(xiàn)衛(wèi)星或航天器的精密測軌。該方法需要在地面建立三個以上的測軌站，每個測軌站配置原子鐘，并使各站時鐘精確同步；每個測軌站發(fā)射有高精度測距碼的微波載波信號，信號經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)后，由測軌站接收解調(diào)，測量由發(fā)射站經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至接收站的時延，扣除傳輸過程中的各種時延，如儀器時延、電離層時延和大氣時延，得到路經(jīng)時延，將路經(jīng)時延乘以電磁波傳播速度，得到電磁波傳播路徑的距離或得到發(fā)射信號的地面站至衛(wèi)星，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)到接收信號地面站間的距離；根據(jù)幾個臺站的多站同步觀測交會得到衛(wèi)星或航天器的軌道。

本發(fā)明與專利200310102197.1不同點在于，原專利申請要求每個測軌站都要發(fā)射信號，也同時接收信號。當(dāng)每個測軌站都發(fā)射信號時，容易暴露測軌站的位置，在戰(zhàn)時容易遭受打擊或摧毀，為此，本發(fā)明提出改善測軌系統(tǒng)隱蔽性和提高抗打擊、抗摧毀能力的新方法、新技術(shù)和新系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容：

為了克服所有臺站均發(fā)射信號，容易暴露測站位置，遭到打擊不足之處，本發(fā)明提出了一種轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星測軌定軌方法的修正和補充方法。其特征是僅有一個發(fā)射站，理論上只要有一個發(fā)射站就行，考慮到戰(zhàn)時抗打擊能力，可以建備份發(fā)射站或副發(fā)射站，或用車載移動站。新系統(tǒng)適用于裝置有轉(zhuǎn)發(fā)器的衛(wèi)星或航天器。

本發(fā)明的測軌方法，是通過測時延達(dá)到測距的目的，從而實現(xiàn)衛(wèi)星或航天器的精密測軌定軌。本方法需要在地面建立一個中心發(fā)射站，三個以上的接收測軌站，每個測軌站的時間要求同步。中心發(fā)射站發(fā)射有測距碼的微波載波信號，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)后，再由本站和其它測軌站接收解調(diào)，得到由發(fā)射站經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至接收站的時延，將時延乘以電磁波傳播速度，便得到電磁波傳播的路徑距離；該路徑代表了中心發(fā)射站至衛(wèi)星，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至有接收功能的地面接收站的距離。測量得到偽距后，可以交會得到衛(wèi)星或航天器的軌道位置。

衛(wèi)星測軌站要求配置原子鐘，各站間時間同步精度優(yōu)于0.2ns；從而使距離測量內(nèi)部精度達(dá)到厘米級，使衛(wèi)星測軌、定軌精度達(dá)到米級。

轉(zhuǎn)發(fā)式一站發(fā)多站收衛(wèi)星測軌方法，是從衛(wèi)星雙向時間比對中引伸出來的，本身可以實現(xiàn)高精度時間同步，并可高精度測定衛(wèi)星位置和軌道，雙頻觀測模式可以建立電離層改正模型，實現(xiàn)測定電離層時延誤差，為電離層研究提供新途徑。

所述的轉(zhuǎn)發(fā)式一站發(fā)多站收衛(wèi)星測軌方法，時間同步和測軌為獨立觀測量，測軌站的時間同步誤差不影響測軌。該方法利用微波作為載波，可全天候全天時工作，不受天氣影響。在這方面優(yōu)于光學(xué)測軌和激光測軌方法與技術(shù)。

所述的轉(zhuǎn)發(fā)式一站發(fā)多站收衛(wèi)星測軌方法，實現(xiàn)發(fā)射站至衛(wèi)星、衛(wèi)星至接收站的高精度偽距測量，從而可以獲得轉(zhuǎn)發(fā)式衛(wèi)星高精度位置和軌道數(shù)據(jù)。

所述的轉(zhuǎn)發(fā)式一站發(fā)多站收衛(wèi)星測軌方法，其可以通過一站至多站的距離測量，測量出轉(zhuǎn)發(fā)器時延和發(fā)射站時間同步誤差。

所述的轉(zhuǎn)發(fā)式一站發(fā)多站收衛(wèi)星測軌方法，其所述的測軌接收站，由具有接收功能的小型衛(wèi)星地面站天線、低噪聲放大器(LNA)、接收機(jī)、計算機(jī)、高精度原子鐘及各測軌站之間的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)組成。通信鏈路按標(biāo)準(zhǔn)方式連接，設(shè)備的選取根據(jù)所測衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的功率、載噪比、載波情況而定。進(jìn)行通信鏈路計算，以保證整個通信鏈路能完成傳輸功能。

所述的發(fā)射站可以選擇其中一個測軌站，以中心測軌站為最宜，這樣便于整個系統(tǒng)管理和數(shù)據(jù)處理。這個測軌站應(yīng)具有實時或定時進(jìn)行收發(fā)通道時延測試的功能，一般是收發(fā)復(fù)用站，這樣便于對發(fā)射信號實行監(jiān)測，發(fā)射站可以有備份站。備份發(fā)射站可以是固定站，也可以是移動站。

本發(fā)明基于多通道衛(wèi)星單向時間傳遞技術(shù)，實現(xiàn)雙頻一臺站發(fā)射信號，多臺站同時接收信號。系統(tǒng)只要一個擴(kuò)頻碼，把時間信號調(diào)制后發(fā)送給衛(wèi)星，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)后，各接收地面站接收信號解調(diào)后求得本地臺站至中心測軌站之間的傳輸時延。在路徑時延計算時，還應(yīng)消除各種系統(tǒng)誤差的影響，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)式衛(wèi)星的高精度測軌，這是一種一站發(fā)多站收測時延得距離的測軌定軌技術(shù)，具有高精度、較隱蔽、能全天候工作等特點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一發(fā)一收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)式測軌基本原理圖；