轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差測量方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差測量方法及裝置，通過衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)和轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)同步觀測的方法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差的實(shí)時(shí)測量，從而提高了轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)星站距離測量的準(zhǔn)確度。另外，本方案實(shí)現(xiàn)簡單，實(shí)現(xiàn)成本較低。
【專利說明】轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差測量方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星軌道測量【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差測量方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)通過測量時(shí)頻信號(hào)在衛(wèi)星和地面觀測站(即轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng))之間往返傳遞的時(shí)間的方法來測定衛(wèi)星和地面觀測站之間的距離(以下簡稱星站距離)，進(jìn)而利用多站交互測量實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星軌道的測定的系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)時(shí)頻信號(hào)在星站間傳遞，轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)采用了微波通訊技術(shù)，首先對時(shí)頻信號(hào)(通常是秒脈沖信號(hào))利用調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生偽碼擴(kuò)頻信號(hào)，再利用變頻器變頻至射頻，通過天線發(fā)射至衛(wèi)星，衛(wèi)星接收信號(hào)后通過轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)的天線再接收該信號(hào)進(jìn)行解碼，獲得信號(hào)往返傳遞時(shí)間，即完成一次星站距離測量，得到星站偽距。計(jì)算機(jī)記錄對應(yīng)這一整秒鐘，調(diào)制解調(diào)器測量得到的偽距。而這個(gè)時(shí)刻的偽距值并不是一整秒鐘時(shí)刻對應(yīng)的實(shí)際星站距離，因?yàn)檎{(diào)制解調(diào)器接收到秒脈沖信號(hào)后，需要對秒脈沖信號(hào)進(jìn)行一個(gè)調(diào)制運(yùn)算操作，因此，在整秒記錄的星站偽距值是整秒加上調(diào)制運(yùn)算所需時(shí)間對應(yīng)時(shí)刻的星站距離，也就是說，調(diào)制解調(diào)器測量得到的偽距值記錄時(shí)刻相對于實(shí)際來說有個(gè)整體延遲，這個(gè)延遲就是本申請所要測量的時(shí)間偏差。如果對這個(gè)延遲不進(jìn)行測量，就不能準(zhǔn)確的對調(diào)制解調(diào)器直接測量得到的偽距進(jìn)行修正，那么，應(yīng)用調(diào)制解調(diào)器直接測量得到的偽距值進(jìn)行衛(wèi)星精密定軌所確定的軌道會(huì)產(chǎn)生偏差，從而影響其技術(shù)應(yīng)用。
[0003]而目前還沒有一種直接測量轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)的時(shí)間偏差的方法，目前調(diào)制解調(diào)器是采用調(diào)制解調(diào)器廠家手冊中調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制時(shí)間的估算值來對星站距離進(jìn)行修正，而由于環(huán)境等的影響，不同時(shí)刻或不同環(huán)境下轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)的時(shí)間偏差是不一樣的，因此目前的方法在實(shí)際衛(wèi)星精密軌道應(yīng)用中難以滿足精度要求。
[0004]因此，如何測量轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)的時(shí)間偏差，以提高轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)星站距離的準(zhǔn)確度成為亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差測量方法及裝置，以提高轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)星站距離的準(zhǔn)確度。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
[0007]—種轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差測量方法，應(yīng)用于測軌系統(tǒng)，所述測軌系統(tǒng)包括:設(shè)置在衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器和衛(wèi)星角反射器，以及設(shè)置在地面上的轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)與所述轉(zhuǎn)發(fā)器配合確定不同時(shí)刻衛(wèi)星與所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離，所述衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)與所述衛(wèi)星角反射器配合確定不同時(shí)刻衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離，所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和所述衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)并址同步對所述衛(wèi)星進(jìn)行觀測，所述方法包括:[0008]當(dāng)所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和所述衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)連續(xù)獲得觀測數(shù)據(jù)的時(shí)長均大于預(yù)設(shè)時(shí)長時(shí)，獲取所述連續(xù)獲得觀測數(shù)據(jù)的時(shí)長內(nèi)所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)所記錄的各個(gè)初始采集時(shí)刻，及各個(gè)初始采集時(shí)刻分別對應(yīng)的所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離；
[0009]確定所述各個(gè)初始采集時(shí)刻為與所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的修正時(shí)刻；
[0010]依據(jù)當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對所述預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算，以獲取當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對應(yīng)的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離；
[0011]將所述各個(gè)初始采集時(shí)刻所對應(yīng)的，衛(wèi)星與所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離，以及，所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻所對應(yīng)的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離做差運(yùn)算，獲取距離差值序列；
[0012]計(jì)算所述距離差值序列隨時(shí)間變化的斜率；
[0013]當(dāng)所述斜率不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則對當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整，確定調(diào)整后的結(jié)果為與所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的修正時(shí)刻，并執(zhí)行所述依據(jù)當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對所述預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算的步驟；
[0014]當(dāng)所述距離差值序列隨時(shí)間變化的斜率滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，確定當(dāng)前修正時(shí)刻與所述初始采集時(shí)刻的差值為所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)的時(shí)間偏差。
[0015]上述方法，優(yōu)選的，所述依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則對當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整包括:
[0016]確定所述斜率所屬的取值范圍；
[0017]依據(jù)與所述取值范圍所對應(yīng)的調(diào)整量對當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整。
[0018]上述方法，優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)時(shí)長至少為一小時(shí)。
[0019]上述方法，優(yōu)選的，所述插值運(yùn)算為拉格朗日插值算法或曲線擬合方法。
[0020]一種轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差測量裝置，應(yīng)用于測軌系統(tǒng)，所述測軌系統(tǒng)包括:設(shè)置在衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器和衛(wèi)星角反射器，以及設(shè)置在地面上的轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)與所述轉(zhuǎn)發(fā)器配合確定不同時(shí)刻衛(wèi)星與所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離，所述衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)與所述衛(wèi)星角反射器配合確定不同時(shí)刻衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離，所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和所述衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)并址同步對所述衛(wèi)星進(jìn)行觀測，所述裝置包括:
[0021]獲取模塊，用于當(dāng)所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和所述衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)連續(xù)獲得觀測數(shù)據(jù)的時(shí)長均大于預(yù)設(shè)時(shí)長時(shí)，獲取所述連續(xù)獲得觀測數(shù)據(jù)的時(shí)長內(nèi)所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)所記錄的各個(gè)初始采集時(shí)刻，及各個(gè)初始采集時(shí)刻分別對應(yīng)的所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離；
[0022]確定模塊，用于確定所述各個(gè)初始采集時(shí)刻為與所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的修正時(shí)刻；
[0023]插值模塊，用于依據(jù)當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對所述預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算，以獲取當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對應(yīng)的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離；
[0024]差值序列獲取模塊，用于將所述各個(gè)初始采集時(shí)刻所對應(yīng)的，衛(wèi)星與所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離，以及，所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻所對應(yīng)的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離做差運(yùn)算，獲取距離差值序列；
[0025]計(jì)算模塊，用于計(jì)算所述距離差值序列隨時(shí)間變化的斜率；
[0026]調(diào)整模塊，用于當(dāng)所述斜率不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則對當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整，確定調(diào)整后的結(jié)果為與所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的修正時(shí)刻，并觸發(fā)所述插值模塊執(zhí)行所述依據(jù)當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對所述預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算的步驟；
[0027]時(shí)間偏差確定模塊，用于當(dāng)所述距離差值序列隨時(shí)間變化的斜率滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，確定所述修正時(shí)刻與所述初始采集時(shí)刻的差值為所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)的時(shí)間偏差。
[0028]上述裝置，優(yōu)選的，所述調(diào)整模塊包括:
[0029]確定單元，用于確定所述斜率所屬的取值范圍；
[0030]調(diào)整單元，用于依據(jù)與所述取值范圍所對應(yīng)的調(diào)整量對各個(gè)修正時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整；
[0031]觸發(fā)單元，用于觸發(fā)所述插值模塊執(zhí)行所述依據(jù)當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對所述預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算的步驟。
[0032]上述裝置，優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)時(shí)長至少為一小時(shí)。
[0033]上述裝置，優(yōu)選的，所述差值運(yùn)算為拉格朗日插值算法或曲線擬合方法。
[0034]通過以上方案可知，本申請?zhí)峁┑囊环N轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差測量方法及裝置，通過衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)和轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)并址同步觀測衛(wèi)星，當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)連續(xù)獲得觀測數(shù)據(jù)的時(shí)長均大于預(yù)設(shè)時(shí)長時(shí)，獲取所述連續(xù)獲得觀測數(shù)據(jù)的時(shí)長內(nèi)所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)所記錄的各個(gè)初始采集時(shí)刻，及各個(gè)初始采集時(shí)刻分別對應(yīng)的所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離；然后確定所述各個(gè)初始采集時(shí)刻為與所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的修正時(shí)刻；依據(jù)當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對所述預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算，以獲取當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對應(yīng)的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離；將所述各個(gè)初始采集時(shí)刻所對應(yīng)的，衛(wèi)星與所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離，以及，各個(gè)所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對應(yīng)的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離做差運(yùn)算，獲取距離差值序列；計(jì)算所述距離差值序列隨時(shí)間變化的斜率；當(dāng)所述斜率不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則對當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整，確定調(diào)整后的結(jié)果為與所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的修正時(shí)刻，并執(zhí)行所述依據(jù)當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對所述預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算的步驟；當(dāng)所述距離差值序列隨時(shí)間變化的斜率滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，確定當(dāng)前修正時(shí)刻與所述初始采集時(shí)刻的差值為所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)的時(shí)間偏差。
[0035]可見，本申請實(shí)施例提供的一種轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差測量方法及裝置，是通過衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)和轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)并址同步觀測的方法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差的實(shí)時(shí)測量，從而提高了轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)星站距離測量的準(zhǔn)確度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1為本申請實(shí)施例提供的測軌系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2為本申請實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差測量方法的一種實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0039]圖3為本申請實(shí)施例提供的依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則對各個(gè)修正時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整的實(shí)現(xiàn)流程；
[0040]圖4為本申請實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差測量裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖5為本申請實(shí)施例提供的調(diào)整模塊的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三” “第四”等(如果存在)是用于區(qū)別類似的部分，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實(shí)施例能夠以除了在這里圖示的以外的順序?qū)嵤?br> 【具體實(shí)施方式】
[0043]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0044]請參閱圖1，圖1為本申請實(shí)施例提供的測軌系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖1所示測軌系統(tǒng)，包括設(shè)置在衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器和衛(wèi)星角反射器，以及設(shè)置在地面上的轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)；目前的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星就同時(shí)攜帶有轉(zhuǎn)發(fā)器和衛(wèi)星角反射器。
[0046]其中，為了避免溫度、濕度、大氣壓力、大氣密度等環(huán)境因素的影響，轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)并址觀測衛(wèi)星，即轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離小于預(yù)設(shè)距離，優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)距離可以為100米。轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離可以利用測繪的方法精確測量，具體如何測量屬于本領(lǐng)域的公知常識(shí)，這里不再贅述。
[0047]另外，轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)同步對衛(wèi)星進(jìn)行觀測，即轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)的時(shí)鐘同步，具體的，轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)可以采用同一時(shí)鐘源作為統(tǒng)一時(shí)鐘信號(hào)，也可以采用各自獨(dú)立的時(shí)鐘源，但須經(jīng)過時(shí)鐘源同步。優(yōu)選的，時(shí)鐘源的頻率穩(wěn)定度應(yīng)好于10—11，即時(shí)鐘源的頻率穩(wěn)定度小于10—11。
[0048]也就是說，本申請實(shí)施例中，轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)采用并址同步觀測的方式對衛(wèi)星進(jìn)行觀測。
[0049]所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和所述轉(zhuǎn)發(fā)器配合可以確定不同時(shí)刻衛(wèi)星與所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離；
[0050]所述衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)與所述衛(wèi)星反射器配合可以確定不同時(shí)刻衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離。需要說明的是，衛(wèi)星激光測距技術(shù)是目前衛(wèi)星測軌技術(shù)中公認(rèn)的精度最高的一種，可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)的衛(wèi)星軌道的精密測定。衛(wèi)星激光測距技術(shù)是通過測量衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)發(fā)出的超快激光脈沖在衛(wèi)星和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間往返飛行所需時(shí)間的方法來實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離的精密測定。衛(wèi)星上的角反射器具有對一定的入射角范圍內(nèi)的入射光原路反射的特性，該類衛(wèi)星又稱之為合作目標(biāo)。衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)利用計(jì)時(shí)器能夠?qū)πl(wèi)星激光測距系統(tǒng)發(fā)出的時(shí)刻和激光經(jīng)過衛(wèi)星反射器反射回衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)的時(shí)刻實(shí)現(xiàn)皮秒級(jí)精度的測量。通過衛(wèi)星激光測距技術(shù)可以準(zhǔn)確得到激光脈沖發(fā)出時(shí)刻衛(wèi)星到衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離。衛(wèi)星激光測距技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是測距精度聞。
[0051]基于圖1所示測軌系統(tǒng)，本申請實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差測量方法的一種實(shí)現(xiàn)流程圖如圖2所示，可以包括:
[0052]步驟S21:當(dāng)所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和所述衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)連續(xù)獲得觀測數(shù)據(jù)的時(shí)長均大于預(yù)設(shè)時(shí)長時(shí)，獲取所述連續(xù)獲得觀測數(shù)據(jù)的時(shí)長內(nèi)所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)所記錄的各個(gè)初始采集時(shí)刻，及各個(gè)初始采集時(shí)刻分別對應(yīng)的所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離；
[0053]為敘述方便，后續(xù)將連續(xù)獲得觀測數(shù)據(jù)的時(shí)長稱為有效觀測時(shí)段。本申請實(shí)施例中，轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)同時(shí)對衛(wèi)星(或其它地面遠(yuǎn)距離目標(biāo))進(jìn)行觀測，有效觀測時(shí)段應(yīng)大于預(yù)設(shè)時(shí)長，以獲得足夠多的各自系統(tǒng)測量的星站距離數(shù)據(jù)(即，衛(wèi)星與轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離，以及，衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離)。優(yōu)選的，有效觀測時(shí)刻可以至少大于一小時(shí)，即預(yù)設(shè)時(shí)長至少為I小時(shí)。
[0054]步驟S22:確定所述各個(gè)初始采集時(shí)刻為與所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的修正時(shí)刻；
[0055]本步驟中，將各個(gè)初始采集時(shí)刻作為各個(gè)修正時(shí)刻。
[0056]步驟S23:依據(jù)當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對所述預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算，以獲取當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對應(yīng)的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離；
[0057]本申請實(shí)施例中，由于轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)的觀測采樣率不同(其中，轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)是每秒鐘觀測采樣一次，而衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)是每秒鐘觀測采樣1000次)，且轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)的起始時(shí)刻也不一定相同，因此，本申請實(shí)施例通過插值運(yùn)算獲取所述各個(gè)修正時(shí)刻對應(yīng)的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離。
[0058]具體的，所述插值運(yùn)算可以為拉格朗日插值算法或曲線擬合方法，具體如何用拉格朗日差值算法或曲線擬合方法進(jìn)行插值屬于本領(lǐng)域的公知常識(shí)，這里不再贅述。
[0059]本申請實(shí)施例中，通過對衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)獲取的各個(gè)時(shí)刻衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離做插值運(yùn)算，得到各個(gè)修正時(shí)刻衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離。
[0060]步驟S24:將所述各個(gè)初始采集時(shí)刻所對應(yīng)的，衛(wèi)星與所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離，以及，所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻所對應(yīng)的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離做差運(yùn)算，獲取距離差值序列；
[0061]假設(shè)各個(gè)初始采集時(shí)刻轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離如表I所示；各個(gè)修正時(shí)刻衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離如表2所示；那么，本申請實(shí)施例中，所獲取的距離差值序列為:[0062](I1-D1, d2-D2,......, dn-Dn
[0063]表1
[0064]
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差測量方法，應(yīng)用于測軌系統(tǒng)，所述測軌系統(tǒng)包括:設(shè)置在衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器和衛(wèi)星角反射器，以及設(shè)置在地面上的轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)與所述轉(zhuǎn)發(fā)器配合確定不同時(shí)刻衛(wèi)星與所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離，所述衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)與所述衛(wèi)星角反射器配合確定不同時(shí)刻衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離，其特征在于，所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和所述衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)并址同步對所述衛(wèi)星進(jìn)行觀測，所述方法包括: 當(dāng)所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和所述衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)連續(xù)獲得觀測數(shù)據(jù)的時(shí)長均大于預(yù)設(shè)時(shí)長時(shí)，獲取所述連續(xù)獲得觀測數(shù)據(jù)的時(shí)長內(nèi)所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)所記錄的各個(gè)初始采集時(shí)刻，及各個(gè)初始采集時(shí)刻分別對應(yīng)的所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離； 確定所述各個(gè)初始采集時(shí)刻為與所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的修正時(shí)刻； 依據(jù)當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對所述預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算，以獲取當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對應(yīng)的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離； 將所述各個(gè)初始采集時(shí)刻所對應(yīng)的，衛(wèi)星與所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離，以及，所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻所對應(yīng)的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離做差運(yùn)算，獲取距離差值序列； 計(jì)算所述距離差值序列隨時(shí)間變化的斜率； 當(dāng)所述斜率不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則對當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整，確定調(diào)整后的結(jié)果為與所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的修正時(shí)刻，并執(zhí)行所述依據(jù)當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對所述預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算的步驟； 當(dāng)所述距離差值序列隨時(shí)間變化`的斜率滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，確定當(dāng)前修正時(shí)刻與所述初始采集時(shí)刻的差值為所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)的時(shí)間偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則對當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整包括: 確定所述斜率所屬的取值范圍； 依據(jù)與所述取值范圍所對應(yīng)的調(diào)整量對當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)時(shí)長至少為一小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述插值運(yùn)算為拉格朗日插值算法或曲線擬合方法。
5.一種轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)時(shí)間偏差測量裝置，應(yīng)用于測軌系統(tǒng)，所述測軌系統(tǒng)包括:設(shè)置在衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器和衛(wèi)星角反射器，以及設(shè)置在地面上的轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)與所述轉(zhuǎn)發(fā)器配合確定不同時(shí)刻衛(wèi)星與所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離，所述衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)與所述衛(wèi)星角反射器配合確定不同時(shí)刻衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離，其特征在于，所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和所述衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)并址同步對所述衛(wèi)星進(jìn)行觀測，所述裝置包括: 獲取模塊，用于當(dāng)所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)和所述衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)連續(xù)獲得觀測數(shù)據(jù)的時(shí)長均大于預(yù)設(shè)時(shí)長時(shí)，獲取所述連續(xù)獲得觀測數(shù)據(jù)的時(shí)長內(nèi)所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)所記錄的各個(gè)初始采集時(shí)刻，及各個(gè)初始采集時(shí)刻分別對應(yīng)的所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離； 確定模塊，用于確定所述各個(gè)初始采集時(shí)刻為與所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的修正時(shí)刻； 插值模塊，用于依據(jù)當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對所述預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算，以獲取當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對應(yīng)的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離； 差值序列獲取模塊，用于將所述各個(gè)初始采集時(shí)刻所對應(yīng)的，衛(wèi)星與所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)之間的距離，以及，所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻所對應(yīng)的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離做差運(yùn)算，獲取距離差值序列； 計(jì)算模塊，用于計(jì)算所述距離差值序列隨時(shí)間變化的斜率； 調(diào)整模塊，用于當(dāng)所述斜率不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則對當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整，確定調(diào)整后的結(jié)果為與所述各個(gè)初始采集時(shí)刻對應(yīng)的修正時(shí)刻，并觸發(fā)所述插值模塊執(zhí)行所述依據(jù)當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對所述預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算的步驟； 時(shí)間偏差確定模塊，用于當(dāng)所述距離差值序列隨時(shí)間變化的斜率滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，確定所述修正時(shí)刻與所述初始采集時(shí)刻的差值為所述轉(zhuǎn)發(fā)式測軌系統(tǒng)的時(shí)間偏差。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)整模塊包括: 確定單元，用于確定所述斜率所屬的取值范圍； 調(diào)整單元，用于依據(jù)與所述取值范圍所對應(yīng)的調(diào)整量對各個(gè)修正時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整； 觸發(fā)單元，用于觸發(fā)所述插值模塊執(zhí)行所述依據(jù)當(dāng)前各個(gè)修正時(shí)刻對所述預(yù)設(shè)時(shí)長內(nèi)的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)獲取的衛(wèi)星與衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)之間的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運(yùn)算的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)設(shè)時(shí)長至少為一小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述差值運(yùn)算為拉格朗日插值算法或曲線擬合方法。
【文檔編號(hào)】H04B7/185GK103763052SQ201410054633
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】張子昂, 韓興偉, 范存波, 董雪, 宋清麗, 粱志鵬, 張海濤, 劉承志 申請人:中國科學(xué)院國家天文臺(tái)長春人造衛(wèi)星觀測站