[发明专利]非相干测距系统及非相干测距方法

说明书

本发明公开一种非相干测距系统和非相干测距方法，该系统和方法基于采样点计数的非相干扩频测距，利用采样点将三个模块关联在一起，在数字阵测距设备中实现高精度非相干测距，解决数字阵测距设备中模块相互分离带来的难以使用传统方式测距的问题，使得数字阵列天线技术可应用于非相干测距系统。本方法解决了传统非相干测距方式与数字阵列天线之间的矛盾，使得数字阵列天线技术可应用于非相干测距系统，同时具有方法简便，易工程实现等优点，具有很好的工程实用效果。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域。更具体地，涉及一种非相干测距系统及非相干测距方法，特别是一种应用于数字阵测距设备中使用采样点计数的扩频非相干测距系统及方法。

背景技术

非相干扩频测距的原理是：地面和空中两台测距设备利用收发扩频码的相位差转换为传输时延来计算距离，实现地面与空中两台测距设备的测距功能。常规的非相干扩频测距设备通常包括发射信号模块，接收信号模块和信号处理模块。

地面测距设备的发射信号模块利用上行链路发射上行扩频信号至空中测距设备上，空中测距设备的接收信号模块接收上行扩频信号后，利用自身发射信号模块的帧同步对上行扩频信号采样后，送至信号处理模块中提取上行扩频码相位信息1；同样，空中测距设备的发射信号模块利用下行链路发射下行扩频信号至地面测距设备上，地面测距设备的接收信号模块对下行扩频信号进行采样后，送至信号处理模块中提取出帧同步，送至发射信号模块中，利用帧同步对上行扩频信号采样后得到上行扩频码相位信息2；两个上行扩频码相位信息相减即可得到两台测距设备的距离。

数字阵列天线是一种新体制天线，它将发射信号模块和接收信号模块集成，利用数字波束形成技术，在数字域控制每个模块收发信号的幅度、相位，在空间形成更加灵活的波束。将数字阵列天线技术与测距设备相结合，得到数字阵测距设备。但在数字阵测距设备中，发射信号模块和接收信号模块集成于数字阵列天线中，而信号处理模块位于数字阵列天线外，不像传统测距设备中三个模块都紧紧相连，故传统非相干测距方式利用数字阵列天线难以实现。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种非相干测距系统，解决数字阵测距设备中发射信号模块、接收信号模块以及信号处理模块分离而难以使用传统方式测距的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种非相干测距方法，该方法利用采样点将发射信号模块、接收信号模块以及信号处理模块关联在一起，在数字阵测距设备中实现高精度非相干测距，解决数字阵测距设备中三种模块相互分离带来的难以使用传统方式测距的问题，使得数字阵列天线技术可应用于非相干测距系统。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明的第一方面涉及一种非相干测距系统，包括：

第一阵列天线，基于上行链路接收第二阵列天线发出的上行扩频信号，并对其进行采样；或，基于下行链路发射与上行扩频信号的相位信息同步的下行扩频信号；

第一处理模块，对上行扩频信号的采样信号进行处理，获得上行扩频信号的相位信息；

第二阵列天线，基于下行链路接收第一阵列天线发出的下行扩频信号，并对其进行采样；或，基于上行链路发射与下行扩频信号的相位信息同步的上行扩频信号；

第二处理模块，对下行扩频信号的采样信号进行处理，获得下行扩频信号的相位信息；

测距模块，将相邻两个上行扩频码相位信息按照公式(15)进行处理，获得卫星和地面控制中心之间待测距离，

式(15)中，τ₁为卫星和地面控制中心之间的距离引起的传输时延，Φ₁为上行链路的上行扩频码相位精确值，Φ₂为下行链路的下行扩频码相位转换为上行扩频码相位并校正后的上行扩频码相位精确值，f_uc为上行扩频码码速率，c为光速。