[發(fā)明專利]一種基于雙星時間同步的星間測距方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310566326.6
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103675804A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 申景詩;康旭輝;李向陽;王寧;趙雪綱
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一三研究所
• 主分類號: G01S13/08
• 分類號: G01S13/08
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;高燕燕

技術領域

本發(fā)明屬于星間測控測量領域，具體涉及一種基于雙星時間同步的星間測距方法，可以大量應用于月球探測、火星探測、星間組網(wǎng)、空間站出艙等雙星之間的測控、測距等任務中。

背景技術

為了實現(xiàn)空間目標的精確測量、準確跟蹤、全空域覆蓋、實時操控，以及提高測控系統(tǒng)的生存能力，衛(wèi)星星座與衛(wèi)星編隊飛行技術是必須采用方法和手段。為了滿足境外衛(wèi)星監(jiān)測及應急處理的可靠度，要求利用星間鏈路傳輸遙測數(shù)據(jù)、遙控指令、指令應答等數(shù)據(jù)以及進行星間測距。

美國的銥星星座、全球星和第三代GPS等大型星座，重力場測量編隊等均采用了星間鏈路，可進行遙測、遙控、載荷信息傳輸和星間測量。以上這些星座的星間測距技術都是基于GPS的星間測距方式。

NOSS-2衛(wèi)星是美國現(xiàn)役的海洋監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)，星座由4組衛(wèi)星組成，每組包括3顆成員星；采用高性能紅外探測器完成星間測距，測距定位精度為2km。

目前，國內(nèi)XX-8衛(wèi)星實現(xiàn)了三星組網(wǎng)在軌飛行，采用了星間雙向時間比對技術實現(xiàn)星間高精度時間同步，通過前向（主星到副星）和返向（副星到主星）測控鏈路完成雙向距離測量和測控數(shù)據(jù)交換。前向鏈路完成主星向副星發(fā)播遙控數(shù)據(jù)，返向鏈路完成副星向主星發(fā)播遙測數(shù)據(jù)。但其星間測距精度僅達到3米，不能滿足后續(xù)星間高精度測距需求。

XX-4A/B衛(wèi)星、XX-9A/B衛(wèi)星、神舟飛船與天宮一號星間采用基于GPS相對定位原理的星間測量技術，測距精度在兩星近距離時可達到0.5～0.15米。該方案測量精度較高，但依賴于GPS導航系統(tǒng)，發(fā)展和應用受限。

由以上敘述可以看出，采用了星間雙向時間比對技術進行星間測距，其測距精度不高，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有測距需求。采用GPS相對定位原理的測距技術嚴重依賴于GPS導航系統(tǒng)，在體制上風險極大。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于雙星時間同步的星間測距方法，該方法在不依賴于GPS的基礎上能夠提高測距精度，能夠滿足現(xiàn)有測距需求。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種基于雙星時間同步的星間測距方法，包括如下步驟：

步驟1、主星與從星約定對時時刻；

步驟2、雙星時間同步：

雙星到達各自的對時時刻之后，通過互發(fā)對時時間碼，計算出各自收發(fā)對時時間碼的時間差，并匯集到主星；主星根據(jù)自身和從星計算出的時間差計算從星相對于主星的時鐘偏差，然后主星根據(jù)該時鐘偏差發(fā)送修正命令來調(diào)整從星的時間，完成雙星時間同步；

步驟3、雙星時鐘同步：

主星采用近距鏈路時間業(yè)務中的時鐘同步業(yè)務，于時間T1開始等間隔進行幀發(fā)送，且發(fā)送多個幀；從星于時間T2收到了第一幀，則從星通過收到幀的時間即可算出從星收到第n幀的時間值T應為T2+Δt_B×n；Δt_B為從星收幀的幀間隔；

如果從星收到第n幀的時間值T等于T2+Δt_A×n，則說明雙星時鐘同步，Δt_A為已知的主星發(fā)幀的幀間隔；如果從星收到第n幀的時間值T不是T2+Δt_A×n，則說明雙星時鐘不同步，從星將自身星上的時間周期修正為：

TB=TA+ΔtA×n-ΔtB×nΔtA×nTA]]>

T_A為已知的主星時鐘周期，T_B為修正后的從星時鐘周期；

步驟4、基于同步后的時鐘，雙星通過測距時間碼的傳輸確定雙星間之間的距離。