[發明專利]一種深空多普勒數據時標偏差的差分統計校準方法

有效

• 申請號: 201911289464.8
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110954880B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 李海濤;樊敏;程承;朱智勇;張正好
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63921部隊
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S13/58
• 代理公司: 北京謹誠君睿知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11538
• 代理人: 延慧

本發明涉及一種深空多普勒數據時標偏差的差分統計校準方法，包括：S1.獲取地面深空站測量的探測器多普勒數據的殘差；S2.基于所述多普勒數據的殘差，將所述地面深空站對所述探測器的各個測量弧段內的多普勒數據序列進行差分處理，并近似計算各測量弧段內每個測量時刻的時標偏差；S3.對所述時標偏差進行統計，得到所述時標偏差的校準量；S4.基于所述校準量對所述探測器的多普勒數據時標進行修正。本發明的方法可以有效地校準并修正時標偏差，從而使多普勒測量數據能夠正常用于探測器的軌道確定。

技術領域

本發明涉及航天領域，尤其涉及一種深空多普勒數據時標偏差的差分統計校準方法。

背景技術

在月球或其它深空探測任務中，深空站對探測器的多普勒測量易于實現、測量精度高且不包含系統差，是一種傳統的、常用的軌道測量手段，在深空探測器定軌中有不可替代的作用。目前，我國深空站多普勒測速(X頻段，積分時間為1s)精度可達1mm/s。但是，如果多普勒測量數據時標存在偏差，則利用多普勒數據定軌后殘差中存在與探測器軌道周期一致的周期性變化項，變化范圍達到cm/s量級，遠超多普勒測速數據的精度，無法得到精確、可靠的定軌結果。

因此，需要一種時標偏差校準方法以有效地解決該問題，提升多普勒數據在深空探測器定軌中的應用效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種深空多普勒數據時標偏差的差分統計校準方法，提高深空探測的定軌精度。

為實現上述發明目的，本發明提供一種深空多普勒數據時標偏差的差分統計校準方法，包括：

S1.獲取地面深空站測量的探測器多普勒數據的殘差；

S2.基于所述多普勒數據的殘差，將所述地面深空站對所述探測器的各個測量弧段內的多普勒數據序列進行差分處理，并近似計算各測量弧段內每個測量時刻的時標偏差；

S3.對所述時標偏差進行統計，得到所述時標偏差的校準量；

S4.基于所述校準量對所述探測器的多普勒數據時標進行修正。

根據本發明的一個方面，步驟S1包括：

S11.利用已知的探測器精密定軌信息，以及多普勒數據的測量模型計算所述探測器相對于所述地面深空站的徑向距離變化率；

S12.根據所述地面深空站對所述探測器的多普勒數據測量值與計算的徑向距離變化率獲取所述多普勒數據殘差。

根據本發明的一個方面，所述探測器精密定軌信息為星歷或軌道根數。

根據本發明的一個方面，所述測量模型為：

其中，為徑向距離變化率，f_R為所述地面深空站的接收頻率，f_S為所述探測器的發射頻率，M為所述探測器上應答機的轉發比。ΔT為積分周期，角標s和e分別表示積分開始和結束的時刻，c為光速，UTC_3e為已知的測站接收信號的時標且為積分結束時刻，UTC_3s＝UTC_3e-ΔT也為已知量，根據探測器的軌道信息迭代求解UTC_1e和UTC_1s，ρ_2w，e和ρ_2w，s分別為積分終點和起點時刻的雙程距離。

根據本發明的一個方面，所述多普勒數據殘差表示為：

其中，為所述地面深空站對所述探測器的多普勒數據的測量值，即徑向距離變化率，為所述測量模型的計算值，res為多普勒數據殘差，正常情況下服從N(0，σ²)分布，σ為多普勒數據的標準差，用于評估多普勒數據的測量精度。