[发明专利]一种导航卫星星间Ka波段双向测量伪距的预处理方法

说明书

本发明公开了一种导航卫星星间Ka波段双向测量伪距预处理方法，具体按照：单向测量伪距、数据排序、提出、配对得到多对星间双向测量值、历元归算改正、消钟差组合、天线安装偏差改正和通道延时改正的步骤得到两个卫星之间的星间距。本本发明一种导航卫星星间Ka波段双向测量伪距的预处理方法，操作方法简单，能够更精确地测量两颗卫星质心位置的测距观测数据，测量得到的颗卫星质心位置的距离观测数据文件能够直接用于完成卫星轨道的确定。

技术领域

本发明属于航天测量与控制技术领域，涉及一种导航卫星星间Ka波段 双向测量伪距的预处理方法。

背景技术

导航星座采用时分多址星间测量和通信技术，把时间分割成互不重叠的 时段(帧)，再将帧分割成互不重叠的时隙，与连接对象一一对应，依据时 隙区分来自不同地址的信号，从而完成多址的连接。假设导航星座由24颗卫 星组成，每颗导航卫星分配一个时隙，每个时隙维持1.5s，在轨工作的24颗 导航卫星均分配一个不同的时隙，36s时间可以对星座所有卫星轮询一遍， 该时间定义为一帧。在测距帧期间，任意一颗导航卫星在分配的时隙里发射 测距信号，其他所有可见的导航卫星进行接收，完成伪距的测量。

导航卫星利用星载Ka波段无线电天线可以建立星间链路(Inter SatelliteLink，ISL)，实现双向距离测量，用于支持卫星轨道确定。相比 传统的地面测距技术，该技术具有以下优势：一是可实现卫星全弧段连续跟 踪测量，不受地面站可见弧段的约束；二是不依赖地面测控站支持，节省了 地面测控资源，提高了卫星自主生存的能力。

另外，导航卫星采用时分多址(TDMA)体制与不同的卫星建立星间链路， 同一条链路的双向测量实际上包含同一个测距帧内完成的两次单向测量。具 体的测量过程描述如下：

如图2所示，卫星A在其卫星时t_A,1时刻(对应系统时间t₁)发出信号， 经发射系统的电路延迟c_A,1、无线电的空间延迟τ_AB、卫星B的电路处理延迟c_B,2，在卫星B的卫星时t_B,2时刻(对应系统时间t₂)被检测到。于是信号从 发出到接收的实际总延时为t₂-t₁，而卫星B测量到的时间差T_AB为t_B,2-t_A,1。 空间延迟τ_AB与两卫星相对距离相关，是时间的函数，考虑到电路延迟都是 小量，因此τ_AB可记为t₁、t₂时刻的函数τ_AB(t₁,t₂)，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。

另一方面，卫星B也在钟面时t_B,3(系统时t₃)时刻发出测距信号，经发 射系统的电路延迟c_B,3、无线电的空间延迟τ_BA、卫星A的电路处理延迟 c_A,4，在卫星A的钟面时t_A,4(系统时t₄)时刻被检测到。同理，卫星A测到 的时间差T_BA为t_A,4-t_B,3，τ_BA则记为τ_BA(t₃,t₄)。

上述过程的基本测量量为

T_AB＝t_B,2-t_A,1＝(t_B,2-t_B,1)+(t_B,1-t_A,1) (10)