一种针对星间射频相对测量的多径误差检测与消除方法技术

本发明专利技术公开了一种针对星间射频相对测量的多径误差检测与消除方法，属于卫星测控技术领域。所述方法包括建立坐标系，在待测卫星上布置天线组成测量通道；解算单元进行待测卫星的相对位置和姿态解算；当满足误差检测的保障条件后进行多径误差检测；当误差检测结果显示存在多径误差后会进行报警，然后判断是否满足误差消除保障条件，假如满足就可以进行误差消除，检测产生多径误差的测量通道，然后去除产生误差的测量通道。本发明专利技术提供的多径误差检测和消除方法，可以对星间相对测量的产生的多径效应进行抑制，并且进行解算的同时进行有效的误差检测，可以在不增加太多复杂度的同时完成误差检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于卫星测控
，具体涉及一种卫星间射频相对测量系统中的多径误差检测与消除方法。
技术介绍
卫星编队飞行系统中，射频相对测量提供了一种星间相对位置和姿态的测量方法，尤其在深空环境中，GNSS信号微弱，光学测量方式受光线条件限制较大，射频测量方式可以有效的克服相关的问题，为卫星进行自主测量提供了一种有效的测量手段，因而射频相对测量成为国内外研究的热点，国外主要是美国和欧盟一些国家研究相对较多，AFF传感器是为美国NASA一系列基于编队飞行的太空探索任务而开发的用于航天器间相对导航的传感器，其中的DS3任务首先计划采用AFF技术用于卫星间的相对导航，为DS3开发AFF的相关技术也被NASA后来的TPF等其它编队飞行项目所借鉴；Prisma是法国国家太空研究中心CNES用于验证编队飞行和交会技术的一个项目，为将来的一系列基于编队飞行和交会的航天任务提供基础，已于2010年6月15日成功发射，预定使用寿命为10个月。在传感器研制过程中，在进行地面实验时，发现由于其它物体反射信号会产生多径效应；以及卫星在太空飞行过程中，信号被除测量天线外的其它卫星设备反射信号引起多径效应，这两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对星间射频相对测量的多径误差检测与消除方法，其特征在于：具体步骤如下，第一步，需要建立坐标系，在测量待测卫星上布置天线组成测量通道；第二步，通过各个测量通道获取多对收发天线之间的测距值进行待测卫星的相对位置和姿态解算；第三步，在进行位姿解算的过程中，利用得到的解算矩阵进行多径误差检测以及多径误差消除的判断；进行多径误差检测的保障条件按照如下步骤判断：(1)首先定义矩阵A，其中A＝(HTH)‑1HT；(2)设定漏警概率PFA，计算去掉第m个测量通道后的水平定位精度因子变化量δHDOPm和水平定位精度因子变化量的检测门限值δHDOPT：(3)计算δHDOPm的最大值δHDOPmax：δHDO...

【技术特征摘要】
1.一种针对星间射频相对测量的多径误差检测与消除方法，其特征在于：具体步骤如下，第一步，需要建立坐标系，在测量待测卫星上布置天线组成测量通道；第二步，通过各个测量通道获取多对收发天线之间的测距值进行待测卫星的相对位置和姿态解算；第三步，在进行位姿解算的过程中，利用得到的解算矩阵进行多径误差检测以及多径误差消除的判断；进行多径误差检测的保障条件按照如下步骤判断：(1)首先定义矩阵A，其中A＝(HTH)-1HT；(2)设定漏警概率PFA，计算去掉第m个测量通道后的水平定位精度因子变化量δHDOPm和水平定位精度因子变化量的检测门限值δHDOPT：(3)计算δHDOPm的最大值δHDOPmax：δHDOPmax＝max(δHDOPm)(4)假如δHDOPmax＜δHDOTP，表明测量通道在存在最难检测的假设的条件下，仍能满足漏检概率，保证多径误差检测的可靠性；进行多径误差消除的保障条件按照如下步骤判断：(1)根据给定的漏检概率PMD求出偏移参数δm；(2)定义统计量偏移参数为δm＝RPEm/σ0δHDOPeT，变形为δHDOPeT＝RPEm/σ0δm，求解出δHDOPeT；(3)计算δHDOPmax；(4)假如δHDOPmax＜δHDOPeT，表明满足多径误差消除的保障条件；第四步，当满足误差检测的保障条件后进行多径误差检测；综合伪距残差向量的验后单位权中误差为：σd=vTv/(L-7)=SSSE/(L-7)---(27)]]>并采用验后单位权中误差σd作为统计的检测量，伪距误差向量的各个分量的噪声误差ε服从均值为0、方差为相互独立的正态分布随机误差，其中SSSE为各通道伪距残差的平方和，是一个自由度与测量通道数目有关的χ2分布，有故障时，统计检测量SSSE/σ02服从自由度为L-7的非中心χ2分布；然后，根据建立的统计检测量进行多径误差检测；给定误警概率PFA，通过概率公式：Pr(SSSE/σ02<T2)=∫0T2fx2(L-7)(x)dx=1-PFA---(28)]]>求得检测门限T2，进而求得的将σd与σT进行比较，当σd＞σT表示出现多径误差；第五步，当多径误差检测结果表明存在多径误差后，会进行报警，如果误差检测结果满足误差消除条件，则进行误差消除，检测产生多径误差的通道，去除产生误差的通道，然后进行解算。2.根据权利要求1所述的一种针对星间射频相对测量的多径误差检测与消除方法，其特征在于：第一步中所述的坐标系包括卫星的本体坐标系和参考坐标系；在两个待测卫星上分别安装n个用于测距的天线，天线按照一定的基线距离和角度分布在两个卫星的相对可视面上，天线之间采用单程双向测距方法，两个待测卫星上的天线两两一对组成收发天线，每对收发天线组成一个测量通道，一共L个测量通道。3.根据权利要求1所述的一种针对星间射频相对测量的多径误差检测与消除方法，其特征在于：第二步所述的相对位置和姿态解算，具体如下，将所得的测距值转换成相对位置和姿态计算矩阵，每对收发天线间的伪距测量方程为：ρ＝ρG+ρτ+ε(1)其中：ρ为伪距观测值，也称测距值，ρG为几何测距值，ε为噪声误差，ρτ表示钟差产生的距离值；ρτ＝c(τR-τT)＝cΔτ(2)其中：c为电磁波的传播速度即为光速，τR为接收机的钟差，τT为发射机的钟差；ρG=rrT---(3)]]>其中：r为测距向量，因此第m个测量通道的伪距测量方程转化为：ρm=rrT+cΔτ+ϵ---(4)]]>在双星相对测量系统中，定义卫星A的本体坐标系为参考坐标系，卫星A的三...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣科，牟伟清，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11