[發(fā)明專利]一種用于導(dǎo)航星座星間鏈路收發(fā)信機(jī)設(shè)備時(shí)延標(biāo)定方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410468765.8
• 申請(qǐng)日: 2014-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN104267408A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖鈺;趙國強(qiáng);胡冰;孫厚軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/01
• 分類號(hào): G01S19/01
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;仇蕾安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種時(shí)延校準(zhǔn)方法，特別是一種用于導(dǎo)航星座星間鏈路收發(fā)信機(jī)設(shè)備時(shí)延標(biāo)定的方法。

背景技術(shù)

導(dǎo)航星座自主導(dǎo)航是指導(dǎo)航星座衛(wèi)星在長時(shí)間得不到地面系統(tǒng)支持的情況下，通過星間雙向測(cè)距、數(shù)據(jù)交換以及星載處理器濾波處理，不斷修正地面站注入的衛(wèi)星長期預(yù)報(bào)星歷及時(shí)鐘參數(shù)，并自主生成導(dǎo)航電文和維持星座基本構(gòu)形，滿足用戶高精度導(dǎo)航定位應(yīng)用需求的過程。實(shí)現(xiàn)星間精密測(cè)距和時(shí)間同步是決定導(dǎo)航星座星間鏈路最終實(shí)現(xiàn)水平的關(guān)鍵技術(shù)之一。星間的精密測(cè)距和時(shí)間同步等功能都是通過星上的收發(fā)信機(jī)實(shí)現(xiàn)的，收發(fā)信機(jī)設(shè)備時(shí)延零值的變化和通帶內(nèi)群時(shí)延的波動(dòng)直接影響到星間雙向測(cè)距的精度。因此，收發(fā)信機(jī)時(shí)延的精確測(cè)量與標(biāo)校對(duì)于提高星間鏈路信號(hào)測(cè)量精度、實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航星座高精度定軌與時(shí)間同步具有重要意義。

星間鏈路收發(fā)信機(jī)是星間精密測(cè)距和通信技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)，由數(shù)字基帶平臺(tái)、精密測(cè)距與通信算法軟件、路由控制軟件、接收/發(fā)射通道組成，承載著星間鏈路組網(wǎng)測(cè)量通信等主要功能，是星間鏈路的核心智能單元。

當(dāng)星間鏈路使用雙向無線電測(cè)距方法完成精密測(cè)距與時(shí)間同步時(shí)，由于收發(fā)信機(jī)的變頻器、功放、低噪放等設(shè)備都是非線性相位系統(tǒng)(色散信道)，擴(kuò)頻信號(hào)經(jīng)過這些非理想傳輸信道時(shí)會(huì)產(chǎn)生群延時(shí)波動(dòng)和相位畸變。由設(shè)備時(shí)延引入的誤差是雙向無線電測(cè)距系統(tǒng)中的最大誤差來源，若不加控制此項(xiàng)誤差可能達(dá)到數(shù)ns量級(jí)。因此，測(cè)距與時(shí)間同步的精度極大程度上受制于對(duì)收發(fā)信機(jī)時(shí)延零值和群時(shí)延波動(dòng)的精確測(cè)量與標(biāo)校。

目前時(shí)延測(cè)量方法主要包含兩大類，第一類為靜態(tài)法，也即搭建靜態(tài)連接的測(cè)量測(cè)試系統(tǒng)，通過儀器設(shè)備如相位計(jì)、示波器、時(shí)間間隔測(cè)量儀、矢量信號(hào)分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀等各種測(cè)試儀器對(duì)時(shí)延進(jìn)行精確測(cè)量。第二類是動(dòng)態(tài)測(cè)量法，這類方法是根據(jù)信號(hào)時(shí)延估計(jì)原理，將載波調(diào)制后通過被測(cè)器件，在輸出端對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后通過與參考信號(hào)比相來估計(jì)時(shí)延。

收發(fā)信機(jī)在在軌工作狀態(tài)下，各器件的工作狀態(tài)會(huì)隨著時(shí)間、溫度、振動(dòng)、輻照劑量等外部因素發(fā)生變化，從而收發(fā)信機(jī)發(fā)射通道和接收通道在不同外部環(huán)境下的絕對(duì)時(shí)延值不一致，傳統(tǒng)的靜態(tài)測(cè)量方法已逐漸不適應(yīng)設(shè)備時(shí)延實(shí)時(shí)、在線精確測(cè)量的需求，不能準(zhǔn)確的表征衛(wèi)星在運(yùn)行狀態(tài)下各設(shè)備的實(shí)時(shí)時(shí)延值，而動(dòng)態(tài)方法則能夠滿足這方面的應(yīng)用需求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于導(dǎo)航星座星間鏈路收發(fā)信機(jī)設(shè)備時(shí)延標(biāo)定的方法。該方法屬于動(dòng)態(tài)測(cè)量法，采用本方法能夠滿足收發(fā)信機(jī)的在軌實(shí)時(shí)測(cè)量，并且在單顆衛(wèi)星內(nèi)部即可完成收發(fā)信機(jī)時(shí)延的校準(zhǔn)，即避免了靜態(tài)測(cè)試的缺陷，同時(shí)與其他動(dòng)態(tài)方法相比，不需要多星或者多天線參與時(shí)延測(cè)量工作。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:

一種用于導(dǎo)航星座星間鏈路收發(fā)信機(jī)設(shè)備時(shí)延標(biāo)定的方法，其特征在于，

步驟一、在包含發(fā)射通道、接收通道及基帶板卡的收發(fā)信機(jī)中加入雙向校準(zhǔn)通道、中頻開關(guān)矩陣和射頻開關(guān)矩陣；使發(fā)射通道、接收通道及雙向校準(zhǔn)通道并聯(lián)于中頻開關(guān)矩陣和射頻開關(guān)矩陣之間，且令基帶板卡與中頻開關(guān)矩陣連接；

步驟二、分時(shí)控制射頻開關(guān)矩陣和中頻開關(guān)矩陣，依次使發(fā)射通道、接收通道和雙向校準(zhǔn)通道兩兩連通，通過基帶板卡產(chǎn)生中頻調(diào)制信號(hào)，對(duì)三個(gè)連通的通路進(jìn)行閉環(huán)時(shí)延測(cè)試，得到三個(gè)時(shí)延值；

步驟三、根據(jù)所述三個(gè)時(shí)延值計(jì)算發(fā)射通道的絕對(duì)時(shí)延Tt，接收通道的絕對(duì)時(shí)延Tr，將該時(shí)延量作為收發(fā)信機(jī)設(shè)備時(shí)延零值帶入星間鏈路時(shí)延測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)延校準(zhǔn)，從星間鏈路總時(shí)延中消除發(fā)射通道絕對(duì)時(shí)延和接收通道絕對(duì)時(shí)延，即完成收發(fā)信機(jī)設(shè)備時(shí)延的標(biāo)定。

進(jìn)一步地，為了使在相同工作環(huán)境下，雙向校準(zhǔn)通道將射頻信號(hào)變換為中頻信號(hào)的時(shí)延與將中頻信號(hào)變換為射頻信號(hào)的時(shí)延一致，本發(fā)明雙向校準(zhǔn)通道采用無源變頻器件。

進(jìn)一步地，為了使中頻開關(guān)矩陣和射頻開關(guān)矩陣在相同的時(shí)延環(huán)境下，信號(hào)從開關(guān)的輸入端到各輸出端所產(chǎn)生的時(shí)延一致，或其時(shí)延不一致性遠(yuǎn)小于系統(tǒng)所要求的測(cè)量精度(納秒量級(jí))，本發(fā)明中頻開關(guān)矩陣和射頻開關(guān)矩陣采用具有單刀多擲開關(guān)功能的半導(dǎo)體芯片作為核心功能器件實(shí)現(xiàn)，且芯片到各端口的距離相等，連接、組裝方式相同。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的閉環(huán)時(shí)延測(cè)試為：基帶板卡產(chǎn)生帶有時(shí)間戳信息的中頻調(diào)制信號(hào)，該信號(hào)進(jìn)入發(fā)射通道、接收通道或雙向校準(zhǔn)通道后會(huì)產(chǎn)生一定的時(shí)延，經(jīng)過中頻開關(guān)矩陣和射頻開關(guān)矩陣選通使該信號(hào)形成回路并返回基帶板卡，基帶板卡通過處理返回的中頻調(diào)制信號(hào)，估計(jì)出中頻調(diào)制信號(hào)經(jīng)過被測(cè)通道后產(chǎn)生的時(shí)延值。

有益效果：