[发明专利]测量编队卫星星间基线的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种测量编队卫星星间基线的方法及系统。

背景技术

卫星编队是由物理上分离且联合实现同一空间使命的一系列卫星组成的空间系统，也称分布卫星或分布式空间系统。它是以某一点为基准，由若干颗卫星构成特定形状，每颗星一方面保持编队形状，同时还要绕地球运转，轨道周期是相同的，编队中各颗卫星相互联系、协同工作，用分布式的方式共同承担信号处理、通信、侦察、导航和有效载荷等任务。

卫星编队飞行作为一项新技术，极大地拓展了小卫星的应用领域。编队卫星星间基线的测量是实现编队飞行的关键技术之一。目前，星载GPS（Global Positioning System，全球定位系统）技术是解决编队卫星状态确定问题的最有前途的方法。

要实现高精度的GPS测量，必须采用DGPS(Differential GPS，差分GPS)技术。传统的差分GPS是一个固定的基准站，通过无线电台把基准站的数据传输至流动站，这一模式能够满足大部分的地面应用需求。对于应用于编队飞行卫星的星间基线测量来说，一来固定基准站很难覆盖到高空飞行的卫星，再者基准站与流动站相距太远时，得到的结果精度也较差。因此，对于处于高空中运动状态的编队卫星来说，采用传统的固定基准站的方法是不现实的。

差分GPS定位按其所使用的信号又分为伪距差分定位和载波相位差分定位。载波相位差分技术能够获得较高的精度，但要采用载波相位差分技术定位就必然面临周跳的探测与修复和整周模糊度确定的问题。对于动态环境下的编队卫星而言，周跳的探测与修复将比静态环境更为复杂，对于星间距离较远的编队卫星，要实现整周模糊度的快速解算也非易事。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测量编队卫星星间基线的方法及系统，提高测量精度，

为解决上述技术问题，本发明提出了一种测量编队卫星星间基线的方法，包括：

步骤一，获取基准站和流动站接收到的对于编队卫星星间基线的GPS观测数据；

步骤二，对所述GPS观测数据进行预处理，所述预处理包括使用多普勒积分法探测周跳和粗差，以及修复周跳和剔除粗差；

步骤三，使用电离层比例因子法计算电离层延迟，根据计算结果改正所述电离层延迟；

步骤四，使用载波相位平滑经步骤三改正后的伪距；

步骤五，利用经过载波相位平滑后的伪距生成同步的双差观测数据，组建误差方程，通过最小二乘解算所述误差方程，获得编队卫星星间基线向量X。

进一步地，上述测量编队卫星星间基线的方法还可具有以下特点，步骤二中，使用多普勒积分法探测周跳和粗差包括：

步骤2a，采用下式检测历元t_i处的周跳值为

上式中，V为残差，为载波观测值，D为多普勒频移观测值，N为整周模糊度，ε为其它误差项的影响，t为观测历元时刻；

步骤2b，跨过历元t_i，利用历元t_i-1和历元t_i+1的数据检测历元t_i+1的周跳值

步骤2c，判断和的结果是否近似，若近似则历元t_i处发生了周跳，否则历元t_i存在粗差且历元t_i未发生周跳。

进一步地，上述测量编队卫星星间基线的方法还可具有以下特点，步骤三中，使用电离层比例因子法计算电离层延迟包括：

步骤3a，根据电子密度峰值高度，利用下式计算卫星轨道高度以上电子含量占总电子含量的比例因子α，