用于同步双星时频差定位系统的广域差分校正算法

在双星时频差定位中,传统的差分校正算法在目标辐射源远离参考站时对星历误差的校正性能会迅速恶化,针对同步双星时频差定位系统,提出一种基于虚拟参考站(Virtual Reference Station,VRS)的广域差分校正算法。首先通过对差分校正性能分析,发现两参考站信号时/频差的差分残差可近似为两参考站位置矢量之差的线性函数;然后基于多个参考站的时/频差观测值通过线性拟合在目标辐射源位置附近生成一个虚拟参考站;最后将虚拟参考站与目标辐射源的时/频差观测方程差分,从而实现对星历误差的高精度大范围校正。仿真结果表明,该算法可在参考站周边数千公里范围内实现对星历误差的高精度校正。

双星定位系统中时／频差参数估计方法综述

随着同步轨道双星定位系统在卫星干扰源定位中的成功应用，定位系统在可定位目标种类、辐射源信号适应类型以及卫星平台构成类别等方面不断拓展的同时，时／频差参数估计也面临对信号处理平台资源要求更高、多址信号时／频差参数估计等技术难点，对此，对双星定位系统中时／频差参数估计方法进行系统分析，给出相应的解决方案。

高低轨双星时频差无源定位精度

高低轨卫星联合定位是提高地面辐射源无源定位精度的有效方法。从时差基线、速度差增加方面分析了高低轨双星定位精度相对同轨卫星定位精度高的原因,推导出高低轨双星时频差定位误差分布表达式,分析了高低轨联合定位适用的时频差测量方法及其测量精度。仿真分析结果表明:在低轨卫星星下点附近较大范围内,定位精度达到百米量级。验证了双星相对位置变化、时频差测量误差、高低轨卫星自身位置速度测量误差等因素对高低轨双星定位精度的影响。

不同轨道高度双星时/频差高精度定位性能研究

针对现有双星时/频差定位研究中双星星下点定位精度差的问题,提出了建立不同轨道高度双星星座进行时/频差联合定位的设想,并对三种不同高度轨道情况下双星时/频差联合定位系统的定位精度进行了仿真、比较。结果表明,双星轨道高度对于双星时/频差高精度定位区域有较大的影响,当双星位于不同高度轨道且速度满足一定要求时,可以减少甚至消除双星星下点定位精度急剧恶化区域,实现双星时/频差定位技术对双星星下点的高精度定位。

低轨双星定位中雷达信号积累时间及时／频差估计精度分析

测量低轨双星接收的两路雷达信号间的时差和频差可以实现雷达辐射源的定位。通过建立接收信号模型，分析卫星运动对信号积累的影响，给出了典型低轨双星条件下脉冲积累个数的上限。在连续信号的时／频差估计精度Cramer-Rao下界基础上，推导了雷达信号的下界表达式。通过仿真验证了结论的正确性，可为工程应用中信号积累时间的选取和参数估计精度分析提供理论支撑。

同步轨道双星定位中等频差曲线特性分析

针对同步轨道双星对地面卫星通信类辐射源时差频差定位应用中,用传统方法无法解释等频差曲线的几何物理意义而只能通过复杂数值仿真计算得到的缺点,利用同步轨道双星对地定位中主副星间经度间隔的工程应用约束条件,将地面卫通辐射源与两颗卫星间连线的方向性单位矢量,采用角平分线上的单位矢量进行近似,巧妙地将该问题转为同步轨道单星运动对地所形成的等多普勒曲线问题,从而清晰地展示了模型的几何物理意义,并可快速获得等频差曲线的形状分布与综合定位性能等特性。讨论了等时差与等频差曲线对定位性能的影响,发现在主星选择固定时,在多个满足频率转发条件的副星中选择与主星间相对运动速度较大,且相对运动速度方向尽量平行于地球自转轴线者,能使等时差线与等频差线尽可能形成正交,从而进一步改善定位精度。仿真结果验证了该法的有效性。研究为同步轨道双星定位特性分析提供了新的途径。

时变时/频差对长时相关积累的影响分析及补偿策略

针对同步双星定位系统中时/频差(TDOA)/(FDOA)时变引起长时相关积累增益损耗的问题,将上下行传播链路的相对运动均考虑在内,推导同步双星系统中时变时/频差条件下的信号模型;在此基础上,根据规则信号自相关函数与能谱密度之间的关系以及线性调频信号的频谱特性,分别定量分析时变时/频差对长时积累时/频差维相关峰值幅度损耗的影响;给出了时变时/频差补偿策略和实现步骤。实际数据处理结果表明,本文给出的补偿策略能够实现长时相关积累的能量聚焦,时变引起幅度损耗定量分析结论的有效性也得到验证。

一种低轨双星雷达信号无模糊频差估计算法

针对低轨双星组合接收低脉冲重复频率(LPRF)雷达信号的频差(DFO)估计存在模糊的问题,提出一种基于时差差分的频差无模糊高精度估计算法,该算法通过对高精度的时差测量值进行中心差分获得无模糊的频差估值。仿真结果表明,新算法能对PRF低至300 Hz的雷达信号进行无模糊的频差估计,估计精度在信噪比高于15 d B时逼近克拉美劳下界,可有效扩大低轨双星时/频差定位系统对LPRF信号的适用范围。

一种卫星时频卡取时精度测试方法

针对目前卫星时频卡取时精度测试方法仅针对硬件板卡层而不涉及软件接口层的问题,本文提出了软件接口取时准确度与取时精度测试方法。首先,通过循环采样方法测试卫星时频卡取时准确度;然后,将卫星时频卡取时精度测试转换为卫星时频卡与标准时间源的时间同步差测试,根据时间差分析推导得到卫星时频卡取时准确度。测试结果表明:该测试方法简单有效,能够实现卫星时频卡软件接口层的取时精度测试。

DORIS时间同步技术研究

星载多普勒无线电定轨定位系统(DORIS)是目前国际上先进的地基卫星轨道跟踪测量系统,时间同步是其完成测定轨的关键之一;对DORIS系统的时间体系、时间同步的基本原理和实现方法进行了分析,提出了一种利用轨道先验信息实现星地时间同步的方法,搭建了时间同步地面验证平台并完成了星地之间的时间同步的实验,结果表明采用该方法可以达到DORIS系统时间同步的精度;