[發明專利]深空探測器無線電干涉測量差分相位整周模糊度解算方法

有效

• 申請號: 201611151606.0
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106840160B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 周歡;陳少伍;李海濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63921部隊
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/24
• 代理公司: 11043 國防專利服務中心
• 代理人: 江亞平;胡永貴

本發明屬于深空探測器無線電干涉測量領域，公開了一種深空探測器無線電干涉測量差分相位整周模糊度解算方法。該方法包括：步驟一、建立(U，V，W)右手坐標系；步驟二、計算兩個測站的幾何相位差；步驟三、對探測器和參考源的相位差測量值進行差分處理；步驟四、最小二乘法求解差分相位整周模糊度。本發明解決了地面測站數量少且深空探測器僅具備常規遙測或數傳下行測控信號時，無線電干涉測量差分相位整周模糊度解算問題，有效提高深空探測器高精度導航定位精度。

技術領域

本發明涉及深空探測器無線電干涉測量領域，具體涉及一種深空探測器無線電干涉測量差分相位整周模糊度解算方法。

背景技術

在深空探測任務中，需要對探測器開展無線電干涉測量以獲得其精確的空間角位置(即赤經和赤緯)。無線電干涉測量技術主要是通過測量探測器信號和參考源信號到達兩個相隔很遠的測站間的差分時延來確定探測器的角位置。現有無線電干涉測量技術主要獲得差分群時延。當其它條件一定時，探測器下行信號帶寬越寬，差分群時延測量精度越高。但探測器下行信號帶寬受國際電信聯盟頻率分配限制，導致差分群時延測量精度難以提高。為了提高差分時延測量精度，一種解決方法是測量差分相時延，而測量差分相時延的關鍵在于差分相位整周模糊度的求解。

在先技術[1](參見F Kikuchi，L Qinghui，H Hanada，et al.Pico-secondaccuracy VLBI of the two sub-satellites of SELENE(KAGUYA)using multi-frequency and same beam methods.Radio Science，2009，44(2)：1-7)中提出了利用探測器發送多個特定頻率的正弦波測量信號，然后通過頻率綜合求解差分相位整周模糊度的方法，該方法的不足之處在于需要額外占用探測器的下行功率。由于深空探測器功率資源非常緊張，這種方法在深空探測中較少用到。

在先技術[2](參見周歡，李海濤，董光亮.利用多基線組合求解深空航天器載波相位模糊方法研究.宇航學報，2015，36(8)：938-944)中提出利用多條長短和指向均勻分布的基線，然后通過基線間的約束關系求解差分相位整周模糊度的方法，該方法的不足之處在于至少需要8個地面測站同時觀測。由于我國現有深空探測任務中，可用測站數量一般僅4個，無法滿足該方法的使用條件。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種深空探測器無線電干涉測量差分相位整周模糊度解算方法，實現在地面測站數量小于5個且深空探測器功率資源緊張，僅具備常規遙測或數傳下行測控信號時，獲取探測器與參考源之間的高精度差分相時延。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種深空探測器無線電干涉測量差分相位整周模糊度解算方法，包括如下步驟：

步驟一、建立(U，V，W)右手坐標系

以地心為原點，建立(U，V，W)右手坐標系，W指向探測器方向，V位于過天頂和探測器的子午圈平面內，指向北向，U指向東向。

步驟二、計算兩個測站的幾何相位差

在地心J2000坐標系(X，Y，Z)下，多個測站之間一共有K條基線矢量，任意兩個測站形成的基線矢量記為(L_x，L_y，L_z)，長度單位為信號波長，基線矢量(L_x，L_y，L_z)在(U，V，W)右手坐標系下表示為：

u＝-sinαL_x+cosαL_y

v＝-sinδcosαL_x-sinδsinαL_y+cosδL_z