[发明专利]估计航天器或飞行器发射的目标信号路径差的校准方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于航天器或飞行器观测的领域，并且更具体地，涉及一种用于估计由所述飞行器发射的称为“目标信号”的信号所跟随的分别到达接收基站的第一接收天线和第二接收天线上的两个路径之间的行程差的系统和方法。

尽管以非限制性的方式，然而本发明尤其有利地适用于特别针对对地静止轨道(GEO)中的卫星的卫星轨道恢复。

背景技术

图1示出了用于恢复GEO轨道中的卫星20的轨道的已知系统10。

已知的轨道恢复系统10包括由第一接收天线12a和第二接收天线12b构成的接收基站。卫星20发射目标信号到地球，并且该目标信号被接收基站的第一接收天线12a和第二接收天线12b中的每个接收天线接收。

例如，尤其通过估计所述目标信号所跟随的分别到达接收基站的第一接收天线12a和第二接收天线12b上的两个路径之间的行程差，来恢复卫星20的轨道。

根据与第一接收天线12a和第二接收天线12b上分布接收的目标信号相对应的信号之间的相位差，来估计图1中标记为“dm”的行程差。

行程差dm例如用于估计图1中标记为“θ”的目标信号相对于接收基站的到达方向，这通常是通过假定所述到达方向θ对于第一和第二接收天线12a、12b中的每一个都相同来实现的(该近似在如下假设下有效：接收基站和卫星20之间的距离远大于图1中标记为“db”的第一接收天线12a与第二接收天线12b之间的距离)。根据另一示例，通过可能地考虑其他测量结果和/或信息，行程差dm直接用于卫星20的轨迹模型以直接恢复所述卫星的轨道。

处理装置14执行第一和第二接收天线12a、12b上接收的所述信号的处理操作。处理装置14分别通过第一接收链16a和第二接收链16b而关联于第一和第二接收天线中的每一个。

通常，接收基站的第一和第二接收天线12a、12b之间的距离db越大，行程差dm的估计就越准确。在已知的GEO轨道恢复系统10中，距离db约为几百米。

然而，行程差估计的准确性很大程度上取决于相位差测量的准确性，而相位差测量的准确性取决于由第一和第二接收天线12a、12b接收的目标信号的信号噪声/干扰比。因此，如果该信号噪声/干扰较低，则估计的准确性将较低，并且对第一和第二接收链16a、16b的相位稳定更加敏感。实际上，测量的相位差的变化包括由行程差dm的变化引起的变化和关联于第一和第二接收链16a、16b的相位不稳定的变化二者。

为了提高信号噪声/干扰比，第一和第二接收天线12a、12b是高度定向的，以具有非常显著的各自的天线增益。为了减少关联于第一和第二接收链16a、16b的相位不稳定的变化，构成所述第一和第二接收链的元件自身必须是非常稳定的，并且通常是硬的。

为了获得良好的性能水平，这种已知的GEO轨道恢复系统10是复杂的且制造成本高。

此外，已知的GEO轨道恢复系统10涉及将(载波频率或中频上的)无线电频率信号传输至执行数字化的处理装置14。这也造成高成本和托管估计系统的站点上的土木工程问题(缆线的可接受曲率半径、衰减等)。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术解决方案的全部或一些限制，尤其是上文所说明的那些。

为此，根据第一方面，本发明涉及一种用于估计由航天器或飞行器发射的称为“目标信号”的信号相对于接收基站的行程差或到达方向的方法，其中所述接收基站包括第一接收天线和第二接收天线，所述方法包括测量与分别在第一接收天线和第二接收天线上接收的目标信号相对应的信号之间的称为“有用相位差”的相位差的步骤，和根据有用相位差的测量估计行程差或到达方向的步骤。

所述方法还包括以下步骤：

-借助于发射天线，将称为“校准信号”的信号发射至接收基站；

-测量与分别在第一接收天线和第二接收天线上接收的校准信号相对应的信号之间的称为“校准相位差”的相位差；

–根据有用相位差测量而补偿校准相位差测量的变化。

根据特定实现，所述方法包括单独的或所有技术上可能组合的一个或更多个以下特征。

在特定实现中，测量校准相位差的步骤包括使分别在第一接收天线和第二接收天线上接收的信号与发射的校准信号相关，或者借助于FFT或PLL分析分别在第一接收天线和第二接收天线上接收的所述信号。

在特定实现中，以至少部分重叠各自频带的方式发射校准信号和目标信号。

在特定实现中，校准信号和目标信号同时发射。在特定实现中，连续发射校准信号。