利用星间双向测距数据进行北斗卫星集中式自主定轨的初步结果分析 被引量：29

1

作者 唐成盼 胡小工 +7 位作者 周善石 潘军洋 郭睿 胡光明 朱陵凤 李晓杰 吴杉 王琰 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2017年第2期89-99,共11页

自主定轨是导航卫星自主导航的重要任务,是指在地面运行控制系统不可用的情形下,利用星间测距维持导航系统星历的自主更新.本文利用北斗新一代导航试验卫星搭载的Ka波段星间双向测距数据,进行集中式自主定轨试验.首先给出了星间双向测... 自主定轨是导航卫星自主导航的重要任务,是指在地面运行控制系统不可用的情形下,利用星间测距维持导航系统星历的自主更新.本文利用北斗新一代导航试验卫星搭载的Ka波段星间双向测距数据,进行集中式自主定轨试验.首先给出了星间双向测距数据的处理流程和数学模型,并分析了星间双向测距数据的测量特性.结果表明星间双向测距数据是一种高精度的距离测量.将星间双向测距数据用于定轨处理,残差标准差小于1 0 cm,均值好于1.0 cm,解算的设备零值稳定度好于0.2 ns.分别利用重叠弧段比较、用户等效距离误差评估和激光残差等方式评估了自主定轨的精度.结果表明,在一个地面锚固站支持下,自主定轨得到的卫星轨道径向重叠弧段互差优于6 cm,预报2 4 h径向重叠弧段互差优于1 0 cm.2 4 h预报轨道用户等效距离误差为0.4 3 m,优于L波段预报轨道的0.76 m,激光残差优于1 0 cm.星间链路对地观测为自主定轨提供空间基准,避免星座的整体旋转.本文讨论对地测量时长对自主定轨的影响.结果表明即使星间链路对地观测的截止高度角为60°,自主定轨结果和2 4 h预报轨道径向误差优于10 cm,三维位置优于1.5 m. 展开更多

关键词 北斗卫星导航系统 星间链路 自主导航 双向测距 卫星轨道 用户等效距离误差 卫星激光测距

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双向单程距离与时差测量系统及零值标定方法 被引量：13

2

作者 钟兴旺 陈豪 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2009年第4期13-17,共5页

编队飞行卫星间的距离和时间差测量是实现分布式航天器,完成特定任务的重要基础。在介绍双向单程距离与时差测量系统的基础上,提出测量系统的一种在系统整体零值标定方法,按照天线是否在系统连接,设计了有线对接标定和无线对接标定两种... 编队飞行卫星间的距离和时间差测量是实现分布式航天器,完成特定任务的重要基础。在介绍双向单程距离与时差测量系统的基础上,提出测量系统的一种在系统整体零值标定方法,按照天线是否在系统连接,设计了有线对接标定和无线对接标定两种方式。经理论分析和实际应用,表明所测数据稳定、结果可信。文中所提方法可作为一种新的系统零值标定方法,适用于双向单程距离与时差测量系统的出厂标定,系统零值标定的标准不确定度优于0.47ns。 展开更多

关键词 分布式航天器 双向单程测距 时间同步系统 星间链路 零值标定

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一种双向测距与时间同步系统的设计与分析 被引量：9

3

作者 马红皎 吴华兵 +4 位作者 李梦 王康 武建锋 何在民 胡永辉 《时间频率学报》 CSCD 2014年第1期18-24,共7页

在研究双向单程伪距测量原理的基础上,设计了双向测距与时间同步(DRTS)终端系统总体构架,阐述了在系统中使用的技术,并搭建了基于DSP+FPGA的双向测距与时间同步系统软硬件平台。实验结果表明,此系统的码速率为5 MHz、中心频率为15 MHz时... 在研究双向单程伪距测量原理的基础上,设计了双向测距与时间同步(DRTS)终端系统总体构架,阐述了在系统中使用的技术,并搭建了基于DSP+FPGA的双向测距与时间同步系统软硬件平台。实验结果表明,此系统的码速率为5 MHz、中心频率为15 MHz时,测距和时间同步的分辨率可达0.15 cm和5 ps(@1 s),采用不同频率源时测距和时间同步的精度分别为1.038 m和3.46 ns,采用相同频率源时分别为0.28 cm和9.43 ps(参考频率稳定度1×10-10/d量级)。与国外同类产品相比具有测量精度优势,但考虑通用性,此系统的硬件仍需进一步优化,软件上需要做到码速率可调。 展开更多

关键词 精密测距 时间同步 双向单程伪距测量 双向测距与时间同步(DRTS)

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相位噪声引起的双向单程测距误差研究 被引量：7

4

作者 陈莉 王跃科 张传胜 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2013年第2期99-104,共6页

为了研究时钟相位噪声引起的DOWR测距误差的特性,通过建立时标偏差与相位噪声耦合效应对测距误差的影响模型,得出了测距误差与相位噪声间的频域传递函数和定量关系。以使用时钟OCXO8607的DOWR系统为例,对测距误差进行了功率谱分析和误... 为了研究时钟相位噪声引起的DOWR测距误差的特性,通过建立时标偏差与相位噪声耦合效应对测距误差的影响模型,得出了测距误差与相位噪声间的频域传递函数和定量关系。以使用时钟OCXO8607的DOWR系统为例,对测距误差进行了功率谱分析和误差水平估计,结果表明导致测距误差的并不是单颗卫星的时标偏差,而是两颗卫星时标偏差之间的差异,并且测距误差与双星时标偏差的差异之间存在近似线性的关系,在使用OCXO8607条件下0.1 s的时标偏差差异将导致约500μm的测距误差,并基于时域的仿真验证了频域分析的结果。 展开更多

关键词 双向单程测距 相位噪声 时标偏差 耦合效应 测距误差

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载波相位平滑伪距算法在双向测距与时间同步系统中的应用 被引量：7

5

作者 李梦 马红皎 《时间频率学报》 CSCD 2014年第4期213-220,共8页

介绍了载波相位平滑伪距的算法及其在双向测距与时间同步系统中的应用。对实测数据的计算和分析表明,载波相位平滑伪距的算法在双向测距与时间同步中的应用能提高双向测距与时间同步系统的测量精度。对测量中发生的伪码错误以及载波相... 介绍了载波相位平滑伪距的算法及其在双向测距与时间同步系统中的应用。对实测数据的计算和分析表明,载波相位平滑伪距的算法在双向测距与时间同步中的应用能提高双向测距与时间同步系统的测量精度。对测量中发生的伪码错误以及载波相位周跳也给出了处理方法,仿真分析表明这些方法能减小伪码错误和载波相位周跳引起的误差。 展开更多

关键词 双向测距 时间同步 载波相位 码相位

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双向测距与时间同步系统中设备时延标定的研究 被引量：5

6

作者 马红皎 李梦 +1 位作者 吴华兵 胡永辉 《时间频率学报》 CSCD 2015年第1期30-37,共8页

双向测距与时间同步系统采用的是双向单程伪距测量机制。因此设备时延包含在伪码测距的测距值与钟差值之中,这对系统的测距精度产生了不良的影响。针对这种设备时延,提出了双向测距与时间同步终端闭环校准方法。实验及分析表明该方法是... 双向测距与时间同步系统采用的是双向单程伪距测量机制。因此设备时延包含在伪码测距的测距值与钟差值之中,这对系统的测距精度产生了不良的影响。针对这种设备时延,提出了双向测距与时间同步终端闭环校准方法。实验及分析表明该方法是有效的,并为系统的下一步设计提供了有效的参考。 展开更多

关键词 双向测距 时间同步 设备时延

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一种星间测距与时间同步的地面验证方法

7

作者 周莉 王竹刚 +1 位作者 董文涛 阎敬业 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2023年第2期148-154,共7页

针对编队飞行卫星星间通信测距时间同步地面验证困难的问题,文章提出了一套系统的地面验证方法,包括有线测试和无线测试,能够系统充分地验证星间通信测距时间同步的静态和动态功能性能,适用于采用双向单程伪距原理进行测距的主从式多星... 针对编队飞行卫星星间通信测距时间同步地面验证困难的问题,文章提出了一套系统的地面验证方法,包括有线测试和无线测试,能够系统充分地验证星间通信测距时间同步的静态和动态功能性能,适用于采用双向单程伪距原理进行测距的主从式多星星间测试。有线测试中通过信道模拟器和可调衰减器模拟星间远距离,可验证待测系统的静态性能,微波暗室无线测试、车载无线测试模拟星间相对运动,可验证待测系统的动态性能。龙江卫星的星间通信测距单机采用本地面试验方法进行验证,结果表明:提出的地面验证方法简单易行、误差可控,可用于组网卫星间的通信测距时间同步功能和性能验证,可为编队卫星星间通信测距时间同步功能和性能的地面验证提供参考。 展开更多

关键词 星间测距 星间时间同步 双向单程伪距 远距离 信道模拟器

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3种典型地月轨道的天基定轨与时间同步

8

作者 蒲京辉 李霜琳 +2 位作者 刘江凯 郭鹏斌 王文彬 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第6期641-651,共11页

基于地月轨道天基定轨与时间同步精度协同困难的问题,提出一种地月空间航天器天基测定轨与时间同步的方法。低地球轨道(Low Earth Orbit,LEO)卫星作为“天基测控站”,接收全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信... 基于地月轨道天基定轨与时间同步精度协同困难的问题,提出一种地月空间航天器天基测定轨与时间同步的方法。低地球轨道(Low Earth Orbit,LEO)卫星作为“天基测控站”,接收全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号实现高精度实时定轨与授时,同时与地月空间航天器建立测量链路,支持地月航天器快速高精度轨道的确定。与地面站相比,LEO卫星运行速度快、绕地周期短,地月空间航天器与其建立的测量链路具有不可见时间间隔短、测量几何较优、测量过程不受大气延迟影响的优点。因此使用LEO卫星可提高定轨的收敛速度和精度。分析了地月空间3种典型轨道的天基定轨与时间同步性能,包括远距离逆行轨道(Distant Retrograde Orbit,DRO)、大椭圆轨道(Highly Elliptical Orbit,HEO)和地月转移轨道。天基定轨仿真结果显示,LEO卫星位置精度较高时,3种轨道定轨收敛时间小于3h,定轨位置精度为50m左右,时间同步精度为数十纳秒级。该方法有望解决中国地面站部署受限、地面测控负担重的问题。 展开更多

关键词 天基测定轨 GNSS导航 星间链路 双向单程测量 扩展卡尔曼滤波

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地月空间星地双向单程测量高精度模型

9

作者 刘通 陈浩 郭鹏斌 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期282-293,共12页

针对使用星地双向单程测量技术实现给定场景下的地月空间高精度测量问题,建立了地月空间纳秒级星地时差解算模型与米级瞬时距离解算模型,定量分析了模型中各因素的量级,并对模型中收发时延、引力时延、定轨误差和大气延迟等多种因素引... 针对使用星地双向单程测量技术实现给定场景下的地月空间高精度测量问题,建立了地月空间纳秒级星地时差解算模型与米级瞬时距离解算模型,定量分析了模型中各因素的量级,并对模型中收发时延、引力时延、定轨误差和大气延迟等多种因素引入的时差和距离估算误差进行了定量分析。仿真数据的处理结果校验了误差量级理论分析的准确性,时差估算的均方根误差优于7.6ns,瞬时距离估算均方根误差优于2.4 m。建立的模型可以对地月空间星地DOWR测量数据进行高精度处理,实现地月空间高精度时间比对,支持未来中国载人登月等任务及地月空间高精度导航技术。 展开更多

关键词 双向单程测量 绕月航天器 时间比对 相对论效应 误差分析

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基于水声链路的UUV之间测距授时体制 被引量：2

10

作者 曲思潼 吴朝慧 +1 位作者 叶旅洋 杨宜康 《通信技术》 2021年第6期1356-1362,共7页

给出了一种基于水声链路的水下潜航器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)之间测距与授时的新方法。该方法采用水声双向伪码授时-测距(Two-Way Pseudocode Timing-Ranging,T-WPcT-R)及水下UUV的冲突避免多址接入(Multiple Access with Co... 给出了一种基于水声链路的水下潜航器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)之间测距与授时的新方法。该方法采用水声双向伪码授时-测距(Two-Way Pseudocode Timing-Ranging,T-WPcT-R)及水下UUV的冲突避免多址接入(Multiple Access with Collision Avoidance,MACA)协议实现UUV之间的交互,利用双向伪距授时-测距(Two-Way Pseudorange Timing-Ranging,T-WPrT-R)体制实现水下UUV间的精密测量及时间同步。首先给出水声链路UUV测距、授时的传输帧协议格式,其次给出水声链路UUV的T-WPrT-R数学模型,最后对相应的测距与时间同步测量误差进行分析。研究表明,所提出的体制信道资源利用率高、工程可实现性强、设备复杂度及成本低,能够满足水下UUV之间的测距及时间同步业务需求。 展开更多

关键词 水声通信 UUV 双向测距 时间同步

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基于加权最小二乘的星间数据高精度压缩算法 被引量：1

11

作者 王登峰 陈素芳 +1 位作者 刘玄 钟兴旺 《空间电子技术》 2018年第5期62-67,共6页

星间双单程测距技术(DOWR)是保证KBR测量精度最主要的手段。KBR星间原始相位测量量作为DOWR的输入数据,其精度对实现星间微米级测距具有重要意义。重力卫星将星上原始相位测量数据下传至地面,在地面进行测距、测速解算。为了解决卫星星... 星间双单程测距技术(DOWR)是保证KBR测量精度最主要的手段。KBR星间原始相位测量量作为DOWR的输入数据,其精度对实现星间微米级测距具有重要意义。重力卫星将星上原始相位测量数据下传至地面,在地面进行测距、测速解算。为了解决卫星星地数据传输量大和数传带宽受限的矛盾,并确保下传至地面的原始测量数据精度不损失,文章提出利用分段加权叠加最小二乘拟合算法,对星上测量信息进行拟合压缩下传的方法;并利用该方法,对研发的KBR地面试验系统中实测的相位信息进行分析,结果表明,文中提出的算法压缩比为15. 6∶1,压缩精度对测距的影响小于0. 01μm量级,对测速的影响小于0. 01μm/s量级,该量级的误差对于整个系统微米级测距的影响可忽略。研究成果对我国重力探测卫星KBR系统实现高精度的数据压缩及星地间大数据量的压缩传输具有重要意义。 展开更多

关键词 数据压缩 K波段测距仪 双单程测距 最小二乘拟合 分段加权叠加

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编队小卫星间相对测距和时间同步方法研究 被引量：5

12

作者 马宏 王元钦 陈谷仓 《装备指挥技术学院学报》 2006年第2期67-71,共5页

介绍了编队飞行小卫星的特点,提出采用无线电双向单程测距方法实现星间相对测距和时间同步,计算了伪码和载波相位跟踪环路、星间相对运动、钟差变化、测量设备延迟、天线相位中心误差带来的星间相对测距和时间同步误差,讨论了降低误差... 介绍了编队飞行小卫星的特点,提出采用无线电双向单程测距方法实现星间相对测距和时间同步,计算了伪码和载波相位跟踪环路、星间相对运动、钟差变化、测量设备延迟、天线相位中心误差带来的星间相对测距和时间同步误差,讨论了降低误差的方法.对误差项进行综合分析后,得出星间相对测距误差可达到厘米级,时间同步测量误差优于0.1 ns的结论. 展开更多

关键词 编队飞行小卫星 时间同步 双向单程测距

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星间DOWRT中的相对论效应分析与修正 被引量：4

13

作者 孙文超 常青 +1 位作者 徐勇 齐巍 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期335-339,共5页

推导了双向单程测距与时间同步(DOWRT,Dual One-Way Ranging/Time Synchronization)的解耦方程,分析了空间动态下DOWRT法的计算方法及相对论效应在测距和时间比对中的影响,提出了带有相对论效应修正的DOWRT算法,最后分别仿真分析了低轨... 推导了双向单程测距与时间同步(DOWRT,Dual One-Way Ranging/Time Synchronization)的解耦方程,分析了空间动态下DOWRT法的计算方法及相对论效应在测距和时间比对中的影响,提出了带有相对论效应修正的DOWRT算法,最后分别仿真分析了低轨编队飞行卫星和导航星座中的距离与时间同步测量中相对论效应引起的误差.结果表明:卫星间采用DOWRT测量方法时,由相对论效应引起的低轨短基线编队飞行卫星间距离测量误差为米级、时间同步误差为亚皮秒级,而在导航星座测量中引起近百米级距离测量误差和高达微秒级的时间同步误差.因此为了实现导航卫星间高精度距离与时间同步测量,必须进行相对论效应修正. 展开更多

关键词 双向单程测距与时间同步 卫星导航星座 星间链路 误差分析 广义相对论

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多通道超声的双向单程伪距测量研究 被引量：6

14

作者 赵佰秋 孟立新 +2 位作者 于笑楠 张立中 佟首峰 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2020年第9期174-180,共7页

超声波测距是一种非接触测量方式,在工业、交通等行业应用广泛。为提高超声波的测距量程,解决多通道在通道间距离较近时的串扰噪声问题,在不改变电声转换器与发射接收硬件电路前提下,将"双向单程伪距测量技术"应用到超声波测... 超声波测距是一种非接触测量方式,在工业、交通等行业应用广泛。为提高超声波的测距量程,解决多通道在通道间距离较近时的串扰噪声问题,在不改变电声转换器与发射接收硬件电路前提下,将"双向单程伪距测量技术"应用到超声波测距系统中,利用双向单程测量替代了传统的反射式双程测距,通过无线串口通信进行测距主端与测距从端的时钟同步,提高测距量程,该技术还可消除系统自身的时钟同步误差。同时应用"时分多路复用"技术,通过无线电信号广播进行时隙分配,使任意时刻测距信道中只有单路处于工作状态,实现多通道近距离通道间隔下无串扰测量。实验结果表明,双向单程测量可以将反射测距量程提升1倍以上,探测精度优于1%。时分多路复用技术的引用,可以实现超声多通道近距离通道间隔下测量无串扰。 展开更多

关键词 超声波测距 双向单程伪距测量 时分多路复用 测距量程 串扰噪声

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