[發明專利]測量編隊衛星星間基線的方法及系統

無效

• 申請號: 201310219804.6
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103336290A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 劉剛;劉曙光;劉軍
• 申請（專利權）人: 重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G01S19/51
• 分類號: G01S19/51
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及航天技術領域，尤其涉及一種測量編隊衛星星間基線的方法及系統。

背景技術

衛星編隊是由物理上分離且聯合實現同一空間使命的一系列衛星組成的空間系統，也稱分布衛星或分布式空間系統。它是以某一點為基準，由若干顆衛星構成特定形狀，每顆星一方面保持編隊形狀，同時還要繞地球運轉，軌道周期是相同的，編隊中各顆衛星相互聯系、協同工作，用分布式的方式共同承擔信號處理、通信、偵察、導航和有效載荷等任務。

衛星編隊飛行作為一項新技術，極大地拓展了小衛星的應用領域。編隊衛星星間基線的測量是實現編隊飛行的關鍵技術之一。目前，星載GPS（Global?Positioning?System，全球定位系統）技術是解決編隊衛星狀態確定問題的最有前途的方法。

要實現高精度的GPS測量，必須采用DGPS(Differential?GPS，差分GPS)技術。傳統的差分GPS是一個固定的基準站，通過無線電臺把基準站的數據傳輸至流動站，這一模式能夠滿足大部分的地面應用需求。對于應用于編隊飛行衛星的星間基線測量來說，一來固定基準站很難覆蓋到高空飛行的衛星，再者基準站與流動站相距太遠時，得到的結果精度也較差。因此，對于處于高空中運動狀態的編隊衛星來說，采用傳統的固定基準站的方法是不現實的。

差分GPS定位按其所使用的信號又分為偽距差分定位和載波相位差分定位。載波相位差分技術能夠獲得較高的精度，但要采用載波相位差分技術定位就必然面臨周跳的探測與修復和整周模糊度確定的問題。對于動態環境下的編隊衛星而言，周跳的探測與修復將比靜態環境更為復雜，對于星間距離較遠的編隊衛星，要實現整周模糊度的快速解算也非易事。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種測量編隊衛星星間基線的方法及系統，提高測量精度，

為解決上述技術問題，本發明提出了一種測量編隊衛星星間基線的方法，包括：

步驟一，獲取基準站和流動站接收到的對于編隊衛星星間基線的GPS觀測數據；

步驟二，對所述GPS觀測數據進行預處理，所述預處理包括使用多普勒積分法探測周跳和粗差，以及修復周跳和剔除粗差；

步驟三，使用電離層比例因子法計算電離層延遲，根據計算結果改正所述電離層延遲；

步驟四，使用載波相位平滑經步驟三改正后的偽距；

步驟五，利用經過載波相位平滑后的偽距生成同步的雙差觀測數據，組建誤差方程，通過最小二乘解算所述誤差方程，獲得編隊衛星星間基線向量X。

進一步地，上述測量編隊衛星星間基線的方法還可具有以下特點，步驟二中，使用多普勒積分法探測周跳和粗差包括：

步驟2a，采用下式檢測歷元t_i處的周跳值為

上式中，V為殘差，為載波觀測值，D為多普勒頻移觀測值，N為整周模糊度，ε為其它誤差項的影響，t為觀測歷元時刻；

步驟2b，跨過歷元t_i，利用歷元t_i-1和歷元t_i+1的數據檢測歷元t_i+1的周跳值

步驟2c，判斷和的結果是否近似，若近似則歷元t_i處發生了周跳，否則歷元t_i存在粗差且歷元t_i未發生周跳。

進一步地，上述測量編隊衛星星間基線的方法還可具有以下特點，步驟三中，使用電離層比例因子法計算電離層延遲包括：

步驟3a，根據電子密度峰值高度，利用下式計算衛星軌道高度以上電子含量占總電子含量的比例因子α，