[发明专利]一种基于激光透明转发的星间非对称时差频差测量系统

说明书

本发明提供了一种基于激光透明转发的非对称时差频差测量系统，包括主星设备和多颗副星设备，其中：多颗副星设备将接收到的宽带微波信号调制到光载波上，通过副星的激光终端发射，光信号通过自由空间信道传输到主星的激光终端完成接收，并在主星上完成光电转换还原出宽带微波信号。本发明可实现多星系统的时差频差测量，具有时差频差测量精度高、系统规模小、系统接收灵敏度高等优势，将其应用到辐射源无源定位上，可以提高定位精度、减小系统代价，在星载无源定位领域有较大的借鉴意义。

技术领域

本发明涉及星载无源定位技术领域，特别涉及一种基于激光透明转发的非对称星间时差频差测量系统。

背景技术

无源定位技术由于其定位精度高、作用范围广、隐蔽性高、环境适应性强等特点被广泛应用于航空、航天、测控等领域。当有多颗卫星，由于卫星位置的不同，目标距离两颗卫星的距离不同，辐射源发出的信号到达卫星的时间存在差异，形成了时差信息(TimeDifference of Arrival，TDOA)，同时卫星的高速运动相对于辐射源产生了多普勒效应，卫星接收到的信号频率存在差异，形成了频差信息(Frequency Difference of Arrival，FDOA)，时差、频差信息可以建立时差、频差曲面方程，从而实现辐射源的定位，时差定位、时频差定位是典型的无源定位方法。定位精度与时差频差测量精度直接相关，所以高精度时差频差测量系统是实现高精度无源定位的关键。

专利文献为CN105759241A的发明专利公开了一种时差频差的直接定位方法，针对双星时差频差定位问题给出了一种先求解TOA，再基于FDOA信息进行直接定位的方法，与本专利差异在于：(1)多路信号需要分别进行变频、放大、采样处理，设备规模量大；(2)多路信号未采用激光透明转发的方式在同一时频基准下进行采样处理，引入多个卫星平台间的固有时频误差，影响时差频差参数的测量精度；(3)多路信号需要各自完成信号的采样及参数测量，各星接收灵敏度需求一致，各星需采用同等规模接收天线，天线规模大。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于激光透明转发的星间非对称时差频差测量系统。

根据本发明提供的一种基于激光透明转发的星间非对称时差频差测量系统，包括主星设备和多颗副星设备，其中：

多颗副星设备将接收到的宽带微波信号调制到光载波上，通过副星的激光终端发射，光信号通过自由空间信道传输到主星的激光终端完成接收，并在主星上完成光电转换还原出宽带微波信号。

优选地，所述副星设备包括第一接收阵列、宽带合成机、第一激光发射电子学单机以及第一激光终端，其中：

第一接收阵列完成宽带微波信号的接收；

宽带合成分机接收到的多个宽带微波信号合成一路送至第一激光发射电子学单机；

第一激光发射电子学单机完成宽带模拟信号调制、激光终端驱动控制、激光信号放大功能；

第一激光终端完成光信号收发、目标终端的搜索/捕获/跟踪。

优选地，所述主星设备包括第二接收阵列、第二激光接收电子学单机、第二激光终端、多通道数字接收机以及高精度频率源，其中：

第二接收阵列完成宽带微波信号的接收；

第二激光接收电子学单机完成宽带微波信号解调后送至多通道数字接收机；

第二激光终端负责完成光信号收发、目标终端的搜索/捕获/跟踪；

多通道数字接收机完成多路微波信号的滤波、放大、变频、非对称时差频差测；

高精度频率源提供基准频率。

优选地，激光透明转发链路的信号光选择1550nm波段，信标光选择800nm-900nm波段，在激光波长上进行隔离设置。