[發(fā)明專利]一種星間相對(duì)角度測(cè)量的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811167348.4
• 申請(qǐng)日: 2018-10-08
• 公開（公告）號(hào): CN109470884B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明成;王春暉;金仲和
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P13/02
• 分類號(hào): G01P13/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬(wàn)尾甜;韓介梅

本發(fā)明公開了一種星間相對(duì)姿態(tài)精確測(cè)量的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明主要是將被測(cè)星(從星)發(fā)射的偽碼調(diào)制BPSK信號(hào)通過(guò)主星上不共線的三根天線接收后分別由三條相同的信號(hào)處理通道對(duì)信號(hào)做以下處理：通過(guò)FFT捕獲獲取信號(hào)多普勒頻偏值與偽碼偏移量，再通過(guò)載波恢復(fù)環(huán)和偽碼恢復(fù)環(huán)得到載波相位值與偽碼相位值，使用偽碼相位值求解載波相位整周模糊，結(jié)合載波相位值得到準(zhǔn)確的無(wú)模糊載波相位值，最后解算出從星相對(duì)于主星的方位角和俯仰角。本發(fā)明提供了一種精確測(cè)量星間相對(duì)姿態(tài)的系統(tǒng)和方法，使用較少的天線數(shù)量，克服了載波相位整周模糊的影響，不借助GSNN信號(hào)完成自主測(cè)量，可以應(yīng)用于深空測(cè)量，同時(shí)可以降低衛(wèi)星成本，減小衛(wèi)星體積，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星編隊(duì)飛行相對(duì)姿態(tài)測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種星間相對(duì)角度測(cè)量(方位角與俯仰角)的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

衛(wèi)星編隊(duì)飛行或者說(shuō)多星協(xié)同作業(yè)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)單顆大衛(wèi)星無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，比如，能夠在同一時(shí)刻對(duì)同一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)多維度探測(cè)，能夠提供大的孔徑和長(zhǎng)測(cè)量基線，對(duì)通信、導(dǎo)航、遙感、電子偵察、精確定位、大氣人文和地球物理觀測(cè)等諸多領(lǐng)域具有非常重要的意義。星間相對(duì)角度測(cè)量是多星協(xié)同作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。精確的星間相對(duì)角度測(cè)量和控制，能夠使衛(wèi)星編隊(duì)執(zhí)行更加精細(xì)的太空任務(wù)。

現(xiàn)在主要應(yīng)用的星間相對(duì)角度測(cè)量方法是GPS技術(shù)、光學(xué)(包括激光、紅外、可見光)技術(shù)或者它們的組合。GPS技術(shù)需要每顆單星攜帶一臺(tái)GPS接收設(shè)備，通過(guò)接收GPS信號(hào)以及衛(wèi)星軌道位置聯(lián)合解算出衛(wèi)星的絕對(duì)姿態(tài)，進(jìn)而確定其相對(duì)姿態(tài)。該方法只適用于能夠接收到GPS信號(hào)的區(qū)域任務(wù)，不適用于深空任務(wù)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)的控制精度相對(duì)較低。使用光電測(cè)量技術(shù)，可以得到高精度的星間相對(duì)姿態(tài)信息，而且抗干擾能力較強(qiáng)。但由于光波束很窄，不能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)的測(cè)量，在多星編隊(duì)時(shí)，需要其他系統(tǒng)輔助測(cè)量，并需伺服平臺(tái)配合工作，體積較大，不適合集成于微小衛(wèi)星編隊(duì)上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種一種星間相對(duì)角度測(cè)量的系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種星間相對(duì)角度測(cè)量系統(tǒng)，是在主星表面安裝發(fā)射天線1、接收天線1、接收天線2、接收天線3，其中接收天線1、接收天線2、接收天線3安裝位置不可共線；在從星表面安裝發(fā)射天線2；接收天線1與信號(hào)處理通道1相連；接收天線2與信號(hào)處理通道2相連；接收天線3與信號(hào)處理通道3相連；信號(hào)處理通道1、信號(hào)處理通道2、信號(hào)處理通道3與測(cè)量結(jié)果輸出模塊分別相連。信號(hào)處理通道1、信號(hào)處理通道2與信號(hào)處理通道3具有相同的結(jié)構(gòu)，包括乘法器1、乘法器2、數(shù)控振蕩器NCO1、低通濾波器1、低通濾波器2、乘法器3、乘法器4、偽碼發(fā)生器、FFT模塊、相關(guān)峰值搜索模塊、環(huán)路濾波器1、數(shù)控振蕩器NCO2、環(huán)路濾波器2、加法器1、乘法器5、乘法器6、低通濾波器3、乘法器7、低通濾波器4、加法器2；乘法器1、低通濾波器1、乘法器3與FFT模塊順次相連；乘法器2、低通濾波器2、乘法器4與FFT模塊順次相連；乘法器3、乘法器4分別與乘法器5、環(huán)路濾波器2、加法器1、數(shù)控振蕩器NCO1順次相連；數(shù)控振蕩器NCO1與乘法器1、乘法器2分別相連；低通濾波器1、低通濾波器2均與乘法器6、乘法器7相連；乘法器6、低通濾波器3、加法器2順次相連；乘法器7、低通濾波器4、加法器2順次相連；加法器2、環(huán)路濾波器1、數(shù)控振蕩器NCO2與偽碼發(fā)生器順次相連；偽碼發(fā)生器與乘法器3、乘法器4分別相連；FFT模塊與相關(guān)峰值搜索模塊相連，數(shù)控振蕩器NCO1、數(shù)控振蕩器NCO2分別與解模糊模塊相連；相關(guān)峰值搜索模塊與數(shù)控振蕩器NCO2、加法器1分別相連；乘法器1、乘法器2、數(shù)控振蕩器NCO1、低通濾波器1、低通濾波器2、乘法器3、乘法器4、乘法器5、環(huán)路濾波器2、加法器1構(gòu)成載波跟蹤環(huán)路；乘法器6、低通濾波器3、乘法器7、低通濾波器4、加法器2、環(huán)路濾波器1、數(shù)控振蕩器NCO2、偽碼發(fā)生器構(gòu)成偽碼跟蹤環(huán)路。