[发明专利]基于北斗星间单向链路的航天器测定轨方法

说明书

本发明涉及一种基于北斗星间单向链路的航天器测定轨方法，包括：S1、北斗卫星通过星间链路天线向航天器发送星间链路信号；S2、航天器仅工作在接收模式，接收北斗卫星发送的信号，并根据接收的信号计算伪距值；S3、累计一定时间的伪距值后，解算航天器轨道参数。本发明的基于北斗星间单向链路的航天器测定轨方法，航天器仅与北斗卫星之间建立单向链路，只接收卫星信号，降低了测定轨实现的技术复杂性和工程实现难度。另一方面，通过单向建链的测定轨精度，高轨卫星可实现百米量级的定轨精度，与双向建链的定轨精度性能相当。

技术领域

本发明属于航天器测控技术领域，尤其涉及一种基于北斗星间单向链路的航天器测定轨方法。

背景技术

测定轨是航天器在轨的一项重要任务。利用北斗星间链路对航天器进行测定轨是航天器测定轨的新方案，主要优势是即可以实现对航天器的测定轨功能；又能建立双向链路，实现备份通信功能。该方法对提高航天器在轨自主运行能力具有重要意义。目前，采用北斗星间链路对航天器进行测定轨均通过与北斗卫星建立双向时分链路进行。与北斗卫星双向建立链路测定轨的过程可分为时频粗同步、双向建立链路两个阶段。在粗同步阶段，航天器通过接收北斗信号，完成自身时频与北斗卫星的粗同步。完成时频粗同步后，进入双向建链阶段，在一个时隙内北斗卫星和航天器相互发送信号，分别计算得到伪距值，累计一定时间的双向伪距值后，进行轨道解算，得到航天器轨道参数，完成测定轨任务。可见，通过双向链路对航天器进行测定轨，需要与北斗卫星建立双向时分链路，且链路建立的过程中，为实现时频对准，要求航天器具备较高的时频精度和稳定度，工程实现代价相对较大。

发明内容

本发明目的在于解决上述技术问题，提供一种实现难度低的基于北斗卫星间单向链路的航天器测定轨方法。

为实现本发明的上述目的，本发明提供一种基于北斗星间单向链路的航天器测定轨方法，包括：

S1、北斗卫星通过星间链路天线向航天器发送星间链路信号；

S2、航天器仅工作在接收模式，接收北斗卫星发送的信号，并根据接收的信号计算伪距值；

S3、累计一定时间的伪距值后，解算航天器轨道参数。

根据本发明的一个方面，在步骤S1中，按照规划的建链时隙，北斗卫星通过星间链路天线向航天器发送信号S^j(t)：

其中，j表示卫星编号、A表示信号幅度、P_I表示I支路扩频码、P_Q表示Q支路扩频码、D_I表示I支路上调制的数据码、f表示载波频率、表示载波初始相位。

根据本发明的一个方面，在步骤S2中，航天器按照规划的建链时隙，接收捕获北斗星间链路信号，得到码相位对应的接收时刻：

其中，CP是星间测距码中接收机采样时刻t_re对应的码相位值。

根据本发明的一个方面，在所述步骤S2中，航天器捕获信号的时间不确定度为±5ms，需至少接收捕获4颗及以上北斗卫星星间链路信号。

根据本发明的一个方面，在步骤S3中，根据接收的信号计算伪距值，累计1小时数据后，结合前一天累计数据，在轨进行轨道解算：

根据扩频码表推算导航卫星星间链路信号的发射时刻t_tr,i，伪距测量值可由下式计算：

根据三球几何交汇原理，得到联立方程组：