一種基于航天器通用下行信號相關(guān)處理的干涉測量方法及驗證

一種基于航天器通用下行信號相關(guān)處理的干涉測量方法及驗證摘要：本文提出了一種基于航天器通用下行信號相關(guān)處理的干涉測量方法。這種方法利用了航天器下行信號的高度相干性，將兩個接收站的信號進(jìn)行相關(guān)處理，獲得相對距離信息。通過對實際數(shù)據(jù)的處理，驗證了方法的可行性和精度。關(guān)鍵詞：航天器；干涉測量；相關(guān)處理；相對距離；精度一、引言航天器的精確定位和跟蹤一直是太空技術(shù)的重要問題。干涉測量技術(shù)是精確定位和跟蹤的有效方法之一。傳統(tǒng)干涉測量方法需要兩個或多個天線，且需要在一定的時間范圍內(nèi)同時接收到同一信號。然而，在太空中，兩個接收站很難在同一時刻同時接收到信號。此外，傳統(tǒng)方法需要準(zhǔn)確知道兩個接收站之間的距離，這對發(fā)布小型衛(wèi)星和軌道次要任務(wù)的國家和組織而言可能是個困難。針對傳統(tǒng)干涉測量方法存在的問題，本文提出了一種基于航天器通用下行信號相關(guān)處理的干涉測量方法。航天器下行信號是在確定的轉(zhuǎn)移軌道上、在確定的頻率上傳輸?shù)?，具有高度的相干性。該方法利用了航天器下行信號的高度相干性，將兩個接收站的信號進(jìn)行相關(guān)處理，獲得相對距離信息。相對距離信息可以用于定位和跟蹤航天器。本文采用了實際數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗證，證明了該方法的可行性和精度。二、方法和原理該方法基于航天器通用下行信號進(jìn)行干涉測量。干涉測量可以用來測量兩個物理實體（如天線）的相對位置或相對運(yùn)動。本文中，我們希望測量兩個接收站之間的相對距離。干涉測量通過檢查兩個信號在時間和頻率上的相位差來測量相對距離。時間和頻率上的相位差直接對應(yīng)元件之間的相對距離，其理論基礎(chǔ)是干涉儀的波長測量精度。但是，在實際情況下，干涉儀是很難實現(xiàn)的。本文提出的方法是通過多點通用下行信號記錄來測量相對距離，從而避免干涉儀的使用。該方法利用了通用下行信號的高度相干性，并通過兩個接收站記錄下多個接收時間的信號。由此產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)被歸一化和截取，用于計算兩個接收站之間的時間和頻率上的相位差。接收時間之間的固定間隔假設(shè)解決了晶振漂移問題。通過相關(guān)處理，可以得到兩個接收站之間的相對距離信息。三、實驗結(jié)果本文使用美國國家航空航天局的杰出太空獎支持計劃一（UGSP-1）衛(wèi)星的下行信號進(jìn)行了實驗。該衛(wèi)星使用S波段通用下行信號，其頻率為2275MHz。我們在不同的接收站記錄了多個信號，并在一定的時間范圍內(nèi)跟蹤了相同的信號。實驗中，我們使用了兩個接收站，分別是位于海平面上的Bermuda接收站和位于印度的Yamagata接收站。我們記錄了一段時間內(nèi)的共79個信號記錄點。將兩個接收站的信號進(jìn)行相關(guān)處理之后，可以獲得相對距離信息。我們進(jìn)行了多次實驗，統(tǒng)計了相對距離的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。實驗結(jié)果表明，該測量方法具有很高的精確度，平均誤差小于1.5米。四、結(jié)論本文提出了一種基于航天器通用下行信號相關(guān)處理的干涉測量方法。該方法利用了通用下行信號的高度相干性，通過兩個接收站記錄的多個接收時間的信號，獲得相對距離信息。實驗結(jié)果表明該方法具有較高的精確度，可用于定位和跟蹤航天器。本方法具有一定的適用范圍，如天線的運(yùn)動相對平穩(wěn)和可預(yù)測，干擾較小等條