一种控制装置（Ｄ），用于编队移动的空间飞行器群组的空间飞行器（Ｓ１），包括：ｉ）由三个天线（Ａ１－Ａ３）组成的组件，所述天线安装在空间飞行器（Ｓ１）的表面上，能够发射和／或接收表现被选定的频差分离的第一和第二频率的第一和第二ＲＦ信号，ｉｉ）第一测量部件（Ｍ１），根据天线接收的来自其他空间飞行器的第一和第二信号，确定对应于第一频率和频差的天线（Ａ１－Ａ３）之间的第一和第二路径长度差，ｉｉｉ）第二测量部件（Ｍ２），发出空间飞行器（Ｓ１）经历的旋转的测量值，和ｉｖ）处理部件（ＭＴ）ａ）根据第一和第二初始路径长度差粗略推算接收的信号的传输方向，ｂ）命令空间飞行器（Ｓ１）定位，以使与所述空间飞行器相连的参考系的选定轴与粗略的传输方向对准，ｃ）命令空间飞行器（Ｓ１）关于选定轴旋转，ｄ）根据旋转测量值和该次旋转产生的第一路径长度差变化的测量值精确推算其他空间飞行器（Ｓｉ’）发射的信号的传输方向。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及以编队形式移动以便共同完成任务的空间飞行器群组，诸如卫星，特别涉及这些空间飞行器关于彼此的相对位置的控制。
技术介绍
如本领域的技术人员所知，几组空间飞行器必须以一定的精度关于彼此定位，以便共同完成任务。根据设计这种定位发生在任务的几个阶段之间发射后展开、巡航、和为了完成任务目标改变编队。定位也可以介于完成群组部分或者全部重新排列期间，或者用于减少至少一艘空间飞行器的技术故障(或者设备故障)。 因为任务的高度相对于GPS(“全球定位系统”)卫星群的高度过高，或者因为需要额外的或独立的定位方法，利用相对的GPS类型的技术来定位不能始终适合各种任务类型。 为了达到这样的定位，已经有人提出在空间飞行器上配备控制装置，所述控制装置至少包括首先，安装在空间飞行器不同方向的表面上的发射/接收天线，可选择地补充有接收天线，负责发射/接收射频信号(RF)；其次，“RF传感器”，特别包括，第一测量部件，负责推算天线之间接收的信号的路径长度差；第三，处理部件，根据路径长度差推算群组中另一个空间飞行器发射的信号的传输方向(通常称为“瞄准线，line of sight”)。 这种控制装置还可以包括第二测量部件，负责根据天线接收的信号和群组中其他空间飞行器发射的辅助信号，推算将空间飞行器与群组中其他空间飞行器之一分离的每个距离。在这种情况下，处理部件根据推算的距离和推算的瞄准线，可以确定群组中的空间飞行器关于选择的参照系的相对位置。 相对位置的确定可以控制群组的空间飞行器，以便带领空间飞行器进入并保持任务要求的几何排列方式，并探测空间飞行器之间的碰撞危险，决定躲避操作。 获得厘米或次厘米精度的相对位置必须进行载波相位测量。本领域的技术人员了解如何利用等于波长的几分之一的精度来测量所述相位(代表性地，在具有合理的多路径环境中，为波长的5％)。然而，已知相位的测量值在2Π之内，是模糊的，难点在于消除这种模糊。 超高频信号(SHF或EHF)的用途是产生宽频带，可以利用载波扫描技术或者多重载波技术来促进消除这种模糊。在自由空间中，信号的衰减与它的频率的平方成比例，在使用超高频信号时，必须有高发射功率或者定向天线，因此，限制了超高频信号的使用范围。事实上，在初始位置对应于严重倾斜的瞄准线时，不可能确定群组的空间飞行器的精确相对位置。 诸如那些分配在S频带的用于舰载/地面和舰载/舰载航天链路的低频(2.0GHz到2.2GHz)，可以使用全方向天线和低发射功率(对于几十千米的空间飞行器间的距离，在一瓦特以下)。可以使用在这个频带中分开大约100MHz的两个频率来促进消除这种模糊通过结合在这两个频率获得的相位测量值而获得在波长较长的虚载波信号上的相位测量值。一种可能的结合为减去两个频率的相位测量值，以便获得与这两个频率的拍频相关的相位测量值。 这可以从大约15cm的实际波长到大约3m的虚波长。如果分离天线的距离等于例如1m，路径长度差必须在-1m和+1m之间。使用大约3m的波长提供了路径长度差的明确测量值。但是这个测量值被严重的误差破坏如果两个频率的相位测量误差大约为波长的5％(15cm的5％等于7.5mm)，结合的相位测量值的误差能够达到“长”波长的10％(3m的10％等于30cm)。 误差的主要来源是接收电子仪器中的传播标准的多路径和残余。这些误差的进展非常缓慢并且很难过滤，如果空间飞行器的数量减少到两个，就没有观测冗余了。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于改善这种情况，特别是根据下面的观测结果 通过结合两个频率而获得的路径长度差的测量值不是模糊的，但是近似的。然而，路径长度差随时间的变化不是模糊的，并且可以利用两个频率之一以精确的方法测量，和 在主空间飞行器中观测的路径长度差的变化可以是其他空间飞行器横向移动或者主空间飞行器的旋转的结果，并且，这些可以利用姿态传感器(诸如星敏感器)来区分。 本专利技术提供了一种用于根据选定的编队移动的一组空间飞行器中的一个空间飞行器的控制装置，包括至少一个由发射/接收天线和两个接收天线组成的组件，其安装在空间飞行器表面选定的位置上，能够发射和/或接收射频信号(RF)，以及根据所述组件的天线接收的信号来估计群组中的其他空间飞行器发射的信号的传输方向的处理部件。 所述控制装置具有如下特征 每个组件的每个天线负责发射和/或接收第一和第二RF信号，所述第一和第二RF信号表现出由选定的频差(frequency gap)分隔开的第一和第二选定频率， 其包括一方面，第一测量部件，负责根据所述组件的每个天线接收的产生于群组的其它空间飞行器的第一和第二信号确定天线之间的第一和第二路径长度差，所述第一和第二路径长度差对应于第一或第二频率和频差，另一方面，姿态测量部件负责给出空间飞行器进行的旋转测量值，和 其处理部件负责 根据所谓的第一和第二初始路径长度差，粗略地推算其他空间飞行器发射的信号的传输方向， 命令空间飞行器粗略定位，以使与其相关的参考系的选定轴基本上与粗略推算的传输方向对准； 命令空间飞行器关于选定轴作至少一次选定的旋转，以及 根据姿态测量部件传输的旋转测量值和由第一测量部件执行的本次旋转过程中的第一或第二路径长度差变化的测量值，精确推算其他空间飞行器发射的信号的传输方向。 本专利技术的装置可以包括可以分开或组合的其他特征，特别是 在命令旋转之前，处理部件可以利用由第一测量部件执行的第一和第二路径长度差之一的变化的(精确的)测量值产生指令以使在零速度附近的粗略定位稳定； 其处理部件可以利用第一和第二路径长度差之一的变化的测量值来维持(随后的)传输方向的精确认识； 第一测量部件可以完成 确定组件的每个天线接收的来自其他空间飞行器的第一和第二信号的第一和第二相位， 从第一和第二相位，在发射/接收天线和两个接收天线中的每个天线之间推算第一和第二相位差， 从第一和第二相位差推算对应于频差的第三相位差(优选地，所述频差自身相当于超过天线之间的距离两倍的波长)， 从第一或第二连续的相位差和第三连续的相位差推算第一或第二路径长度差变化的测量值，和 从第一或第二路径长度差变化的测量值推算对应于第一或第二频率的第一和第二路径长度差的非模糊测量值； 其可以包括第二测量部件，根据由至少一个天线接收的来自其他空间飞行器的第一和/或第二信号，推算该空间飞行器与空间飞行器群中的其他空间飞行器相距的距离。为此，一方面，通过伪随机码调制第一和/或第二信号可以获得伪距离测量值，另一方面，利用允许空间飞行器交换信息的数据中分别最小化的伪距离测量值，识别时钟偏差并获得真正的距离测量值。通过观测伪随机码获得的距离测量值相当不精确，利用载波平滑码技术(本领域的技术人员熟知的技术)可以减少测量值的噪音。观测接收的伪随机码还可以使主空间飞行器的控制装置修正其他空间飞行器的控制装置的时间，从而可以在空间飞行器群组之间同步发射和接收周期； 当使用第一和第二测量部件时，处理部件(MT)根据推算的距离和精确推算的传输方向，确定空间飞行器关于主空间飞行器的相对位置； 其处理部件可以通过修正多路径的影响改进距离测量值和/或传输方向测量值。所述修正必须具有预本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种控制装置（Ｄ），用于根据选定的编队移动的空间飞行器群组中一个空间飞行器（Ｓｉ），包括：安装在所述空间飞行器（Ｓｉ）表面上的选定位置处的至少一个由发射／接收天线（Ａ１）和两个接收天线（Ａ２，Ａ３）组成的组件，所述组件能够发射和／或接收射频信号；和处理部件（ＭＴ），所述处理部件设计为根据所述天线（Ａ１－Ａ３）接收的所述信号估计群组的其他空间飞行器发射的信号的传输方向，其特征在于所述组件的每个天线（Ａ１－Ａ３）设计成发射和／或接收第一和第二信号，所述第一和第二信号表现出被选定的频差分隔开的第一和第二选定频率，所述控制装置包括： （ｉ）第一测量部件（Ｍ１），设计成根据所述组件的每个所述天线接收的来自于群组的其它空间飞行器（Ｓｉ’）的第一和第二信号，确定天线（Ａ１－Ａ３）之间的第一和第二路径长度差，所述第一和第二路径长度差对应于第一或第二频率和所述频差； （ｉｉ）姿态测量部件（Ｍ２），设计成传送所述空间飞行器（Ｓｉ）进行的旋转的测量值， 所述处理部件（ＭＴ）设计成： （ａ）根据所谓的第一和第二初始路径长度差粗略地推算所述其他空间飞行器（Ｓｉ’）发射的信号的传输方向； （ｂ）粗略确定所述空间飞行器（Ｓｉ）的位置，以使与该空间飞行器相连的参考系的选定轴（Ｘ）基本上与所述粗略推算的传输方向对准； （ｃ）命令所述空间飞行器（Ｓｉ）关于所述选定轴（Ｘ）进行至少一次选定的旋转； （ｄ）根据所述姿态测量部件（Ｍ２）发出的旋转测量值和由所述第一测量部件（Ｍ１）执行的在所述旋转过程中产生的第一或第二路径长度差变化的测量值，精确推算由所述其他空间飞行器（Ｓｉ’）发射的信号的传输方向。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：C梅伦，E皮埃尔，
申请(专利权)人：泰勒斯公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
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