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星间时间同步系统及零值标定研究刘长水盛利元杨俊引言宇航计测技术“.中南大学物理科学与技术学院,长沙;揽萍即笱Щ绻こ逃胱远г海ど畁高准确度的时差测量和星间距离是星座系统功能实现的重要基础。采用双向单程测距自主进行星间距离与时差解算,是解决星间高准确度测距与时间同步的有效途径。系统的精确零值璞甘毖标定是系统功能实现和应用的重要环节。目前,已有的测距零值标定方法”“际钦攵源车男堑夭控应答机及地面测控站系统的,均不适用于星间测量。由于星座的多功能化、大型化发展与空间环境的特殊性以及卫星技术的高风险、高成本、高准确度和高复杂性等特点,必须搭建星间测试验证系统。摘要关键词年第卷第文章编号:———中图分类号:文献标识码:空间口星的相对距离和钟面时差的准确测量,。在介绍空间星问测试验证系统与双向单程距离和时差测量的基础上,提出一种闭环自测的零值标定方法。经理论分析和测试验证表明,。卫星测距时间测量零值标定闭环测试秚.,。,,,收稿日期:——作者简介:刘长水,男,硕士研究生,主要研究方向:空间测控技术,软件无线电技术。.,。;瓹轙珻獁
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烈∥\形㈦¨入鯹/\“馐韵低秤氩饬吭\本文基于星间测试验证系统和双向单程伪距测量方法,采用闭环自测系统完成对系统零值标定。经测试验证表明所测数据稳定可靠,能够满足实际测量空间星问测试系统如图荆饕S苫发信机、相控阵天线、机械转台、控制平台与数据分析处理单元鲎酉低匙槌伞T诨辗⑿呕?中使用原子钟保证系统时钟稳定性以及系统能够输星相对姿态的变化,完成星问距离测量以及星间钟面时差的测试验证。实际使用的距离定义为星体上其他位置时,需要按照卫星的几何构型与卫星实时姿态参数进行换算。测试距离定义为两天线相位中双向单程距离和时差测量的基本原理”。“可由图得鳎偕栉佬茿在J笨谭⑺,卫星趖,时刻检测到该信号,其中卫星发射电路延迟为#游佬茿到目占浯úナ毖为,卫星慕邮盏缏费映傥猦;同理,卫星在菏笨谭⑺托藕牛趖。时刻被检测到,其中卫星发射电路延迟#佬荁到目占浯ú#瑃:和佣玫绞笨差停ィ籄A轿佬侵涞闹硬睢S捎谛藕旁赽时刻发出,在患觳獾剑悸堑轿佬谴嬖谙喽栽动,其相对距离是时间的函数,.,,该延迟包括了路径延迟和电离层延迟等所有空间路径上的延迟;同理,空间延迟谑莟汀饬礁鍪笨痰时间函数海瑃;由以上分析可得的要求。测试系统出稳定秒脉冲涑龆说拿胂辔灰恢。在轨卫星之间相对速度大,但相对姿态变化缓慢,由于卫星天线的半功率波束较宽,故可以利用机械转台模拟卫心间的距离。测量原理和卫星邮盏缏费映佟啊T诓饬抗讨校佬茿玎如,第星问时问同步系统及零值标定研究图佬遣馐韵低橙图虻コ叹嗬胗胧辈畈饬吭砜蛲
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系统测试相对距离和时差零值标定方法宇航计测技术停ィ瑃。,“,#瑀I璞阜⑸涫毖雍徒邮帐毖涌中,在不考虑星问相对运动和电离层延迟嬖诘效模型’扔跋焯跫拢虼úナ奔浣葡瑃一,,瑃路由协议事先设计好的,其发射时刻由本地卫星时钟驱动,钟差△肆礁鑫佬潜镜厥敝拥娜ú啃息,根据该信息,借助钟差模型,经过滤波,能够准确计算出两卫星在同一时刻的钟差。经过必要的修正和变换,就可以得到高准确度的时差以实现星间时星间时差测量误差影响最大的是系统的发射电路和接收电路时延。本文基于系统结构和信号特点提出一种闭环自测系统零值实时标定方法以完成系统时延测量,以提高测量的准确度。信号处理模块,接收系统电路包括琑邮漳琑⑸渫ǖ馈⒎⑸涮煜哐映俸蠓⑸涑鋈ィ挥捎信号的功率大,信号可直接辐射到自身接收天线端,测试序列伪码相位进行高准确度的估计,然后减去发送信号的相位,能够得到环路全部时延总和约胺⑸浜徒邮盏氖毖硬顃。一■。在分别测量得到珺两星发射电路时延和接收电路时延后,利用系统设备零值误差会随所处的空间环境测量准确度,减小因系统时延所带来的测量误差,应定期用发射测试序列对系统零值进行标定。计的时序实现双向测量。总控制台与数据分析处理计算机接收到发送采样时刻和接收采样时刻的伪码周期计数、伪码相位和相位等信息,利用双向测量公式完成对零值的测量。单向测量采样间隔为量的数据。取多个循环的测量结果,解算得到个设备零值的估计值如图尽>扑悖闷骄为保证星间双向测量中时差测量准确度,需要对时钟的频率偏差进行补偿,对时钟偏差建立钟差方程。基于拟合的钟差模型,消除时钟的初始相位偏差、频率偏差和频率漂移误差后,得到校正后时钟偏差,利用观测数据拟合钟差,得到校正后时钟偏差由以上数据计算可得钟差估计标准差为籄瑃上面两个时间关系式,构成了空间卫星最基本相对距离和时差测量关系式。相对距离和时差慕馑在测量过程中,通过交换呛虰星测量数据通过闭环自测系统进行实