[發明專利]一種非相干測量體制測距設備多普勒動態補償方法

有效

• 申請號: 202010531481.4
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111796245B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 楊克元;韓小娟;石偉;王健歡;李靜瀾
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐曉艷

本發明提出了一種非相干測量體制測距設備多普勒動態補償方法，在非相干測量、測控數傳一體化等體制下，地面測量設備在上行測量信號存在多普勒動態時，對測距結果的有效補償。通過幀頭發送時刻與上行采樣時刻期間，對擴頻碼碼片時間的積分，得到上行采樣時刻的真實值，從而消除了多普勒動態對測距值的影響。該方法結構簡單，易于實現，具有新穎性；該方法能夠很好地應用于地面測量設備，采用本發明，可以提高多普勒動態下測距值解算的時效性和可靠性。

技術領域

本發明涉及一種非相干測量體制測距設備多普勒動態補償方法，屬于非相干測距體制技術領域。

背景技術

非相干測距體制中，星上設備(一般為測控應答機)將采樣后的上行測量幀相位信息填充到下行測量幀中進行下發，地面設備接收并提取下行測量幀中的上行測量幀采樣信息，結合該采樣信息，以及測量出的偽距值，可以計算出含星上設備零值的距離值。

測量星上設備測距性能時，除了測試靜態(無多普勒頻偏或固定多普勒頻偏)下的性能，還需要測試動態(多普勒掃頻)下的性能。由于地面測試時，星上設備發射的下行信號無多普勒頻偏，因此，當上行信號增加多普勒動態時，測量出的測距值會疊加相應的多普勒動態，這種情況下，難以統計測距值的抖動，因此需要在地面測試設備中消除多普勒動態的影響后再進行測距值的統計。

地面測試設備傳統的多普勒補償方法為：使用本地生成的多普勒動態波形，匹配接收到的采樣信息。該方法初始匹配時間長，運算量大，且會隨著測試設備和星上設備的鐘差，產生具有累積效應的偏差。

發明內容

本發明所解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種非相干測量體制測距設備多普勒動態補償方法，地面測量設備在上行測量信號存在多普勒動態時，對測距結果進行有效補償。

本發明的技術解決方案是：一種非相干測量體制測距設備多普勒動態補償方法，該方法包括如下步驟：

(1)、地面測量設備在發送上行測量幀時，實時存儲多普勒動態信號波形，所述多普勒動態信號波形的橫坐標為碼片個數，縱坐標為碼片周期，反映了多普勒動態變化對偽碼周期的影響；

(2)、地面測量設備在發送上行測量幀信號時，索引多普勒動態信號波形，得到幀頭起始時刻對應的碼片數P和幀頭起始時刻對應的疊加多普勒動態之后的信號碼片周期；

(3)、測控應答機對上行測量幀進行采樣，得到采樣信息并將該采樣信息通過下行測量幀反饋至地面測量設備，所述采樣信息包括采樣時刻對應的比特數、偽碼周期數和偽碼相位信息；

(4)、地面測量設備接收測控應答機反饋的對上行測量幀的采樣信息之后，將采樣信息轉換以碼片個數為單位的數值，記做下行測量幀發射時刻T；

(5)、計算采樣信息發射時刻相對于幀頭起始時刻由于多普勒動態信號引起的時間差，所述時間差表示為以偽碼碼片數為單位的數值φ_up1；

(6)、將采樣信息發射時刻相對于幀頭起始時刻由于多普勒動態信號引起的時間差代入如下公式，得到地面測量設備與測控應答機之間的距離R

其中：φ_up2為地面測量設備測出的從上行測量信號發送時刻到下行測量信號接收時刻之間的時間差，包括星地之間的空間時延，星上產品和地面設備內部時延，單位為測量偽碼碼片，R_PN為測量偽碼碼片周期，c為光速，∑τ_cud為星地測控系統中測距鏈路上除了星地之間的空間時延，星上產品和地面設備內部時延之外的鏈路時延。

所述實時儲的存儲多普勒動態信號波形W的長度至少為n個偽碼周期,n滿足如下條件：

其中，D為地面測量設備與測控應答機之間的最大距離，為向上取整運算。