[發明專利]一種基于有源定標器的星載雷達時鐘漂移在軌校正方法

有效

• 申請號: 201410013535.2
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN103792519A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 王彩云;郭偉;萬珺之;趙飛;何佳寧;諶華;蔡朋飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間科學與應用研究中心
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 張瑞豐

技術領域

本發明涉及星載雷達遙感技術領域，具體涉及一種基于有源定標器的星載雷達時鐘漂移在軌校正方法。

背景技術

星載雷達在軌運行中，向地面發射脈沖信號，并接收地物目標的反射回波，通過測量脈沖的往返時間來確定星載雷達到被測目標的距離。星載雷達高度計就是這樣一種指向星下點的主動式星載雷達。在軌運行期間，星載雷達垂直向下發射脈沖信號，信號經地球表面（海、陸、冰）或其他地面目標反射后回到星載雷達接收天線。星載雷達通過測量脈沖往返時間可以確定其質心到星下點的距離，進而計算星下點的海平面高度。通過分析返回脈沖的波形和強度，可以獲取海面有效波高和海面風速等信息。因此，海平面高度、海面有效波高和海面風速是星載雷達高度計測量的三個基本參數。

其中，海平面高度的測量需要精確獲得星載雷達發射/接收脈沖的往返時間????????????????????????????????????????????????，由d=tc/2，c為真空中的光速，求得星載雷達至地面（或其他反射目標）的距離d，然后根據地球物理參數修正星載雷達信號傳輸過程中的各項誤差，以獲取星載雷達星下點的海平面高度。

根據上述，星載雷達發射/接收脈沖往返時間t的測量精度直接影響到星下點海平面高度的測量精度，因此，為獲得準確的海平面高度值，要求星載雷達具有高精度高穩定性的時鐘系統。任何一種時鐘系統，恒溫晶振或原子鐘，由于器件自身老化等原因，其頻率都會發生隨時間緩慢漂移的現象，時鐘頻率的變化將直接影響到星載雷達對地測量結果的準確性和數據的穩定性。

星載雷達發射前，可通過采用頻率計或頻譜儀測量的方法直接測量其時鐘頻率；星載雷達在軌運行期間，無法對其進行直接測量。目前，在國內外尚未發現一種專門測量星載雷達在軌運行期間時鐘漂移量的方法，國際上通常將時鐘漂移造成的誤差和星載雷達硬件系統固有偏差做綜合處理，作為星載雷達在軌測量的總誤差。能夠獨立測量出星載雷達時鐘漂移量可以準確分離出總誤差中的可變誤差量和固有誤差量，時鐘漂移作為可變誤差量，其準確測量對于有效分析星載雷達整機設備的在軌運行狀態，實時監測時鐘部件的定時準確度具有非常重要的意義，進而對于精確測量星下點的海平面高度也具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于有源定標器的星載雷達時鐘漂移校正方法。采用有源定標器對星載雷達脈沖信號進行跟蹤，接收并轉發，通過對比有源定標器距離拋物線和星載雷達距離拋物線，得出星載雷達的時鐘漂移量，基于此來實現星載雷達時鐘運行狀態的實時定量監測。

本發明解決上述技術問題所采取的技術方案如下：

一種基于有源定標器的星載雷達時鐘漂移在軌校正方法，包括以下步驟：

步驟（1）：通過有源定標器跟蹤并接收星載雷達的脈沖信號，并記錄每個接收脈沖的到達時刻，得到有源定標器接收脈沖時刻序列；

步驟（2）：通過有源定標器內部的數據處理模塊對有源定標器接收脈沖時刻序列的相鄰兩點求差值，得到有源定標器接收脈沖時間間隔序列R_n+1-R_n；

步驟（3）：通過有源定標器從星載雷達存儲記錄的數據中讀取星載雷達每一個發射脈沖的時刻，得到星載雷達發射脈沖時刻序列，然后將該發射脈沖時刻序列的相鄰兩點求差值，得到星載雷達發射脈沖時間間隔序列t_n+1-t_n；

步驟（4）：通過有源定標器內部的數據處理模塊將步驟（2）和步驟（3）得到的時間間隔序列變換為星載雷達與有源定標器間的距離之差序列；

步驟（5）：對步驟（4）得到的距離之差序列進行數據擬合得到以時間t為變量的一次直線函數；

步驟（6）：對步驟（5）得到的一次直線函數進行積分得到有源定標器距離拋物線，星載雷達時鐘漂移誤差使所述有源定標器距離拋物線的對稱軸位置較理想狀態下距離拋物線的對稱軸位置發生偏移；

步驟（7）：從星載雷達存儲記錄的數據中讀取星載雷達每一個發射脈沖的時刻和對應的每一個接收脈沖的時刻，并用每一個接收脈沖時刻減去對應的發射脈沖時刻，得到星載雷達收發脈沖時間間隔序列r_n-t_n；

步驟（8）：通過有源定標器內部的數據處理單元將步驟（7）得到的星載雷達收發脈沖時間間隔序列變換為星載雷達與有源定標器的距離序列，并通過對該距離序列進行數據擬合得到星載雷達距離拋物線函數，星載雷達時鐘漂移誤差引起所述星載雷達距離拋物線較理想狀態下的距離拋物線發生上下平移；