一种地面测控设备测距主音环路带宽确定及自适应调整方法技术

本发明专利技术属于航天测控相关领域，涉及一种地面测控设备测距主音环路带宽确定及自适应调整方法。该方法在跟踪前，通过理论计算的弧段当圈测距通道信噪谱密度比S

【技术实现步骤摘要】
一种地面测控设备测距主音环路带宽确定及自适应调整方法


[0001]本专利技术属于航天测控相关领域，涉及一种地面测控设备测距主音环路带宽确定及自适应调整方法。

技术介绍

[0002]在我国目前实施的航天任务中，一般采用侧音测距的方法获得航天器双向距离值，在航天器跟踪弧段开始前，地面测控设备需要提前加载宏参数，其中包括测距主音环路带宽(双边环路带宽，下同)的数值B
n
，该数值在每一跟踪弧段中被设定为一个常量，在整个弧段中不再变化。B
n
的值如果设置较小，接收机锁相环动态应力误差会很大，会导致无法锁定航天器下行主音信号，从而无法获得双向距离值；如果B
n
值设置较大，会对测距的精度带来影响。以往任务中，对B
n
数值的选取策略比较简单，一般固定设置为1Hz。
[0003]注：双向测距热噪声误差计算公式为：
[0004][0005]式中，f
R
为测距主音频率，S
R
/N0为测距通道信噪谱密度比，B
n
为测距通道环路带宽，(S
R
/N0)/B
n
为测距通道信噪比。从式中可以看出，B
n
越小，测距通道信噪比越高，热噪声误差越小，测速精度越高。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于提供了一种地面测控设备测距主音环路带宽确定及自适应调整方法，通过合理估算测距主音环路带宽B
n
的值，在确保测距主音环锁定的情况下，尽可能提高测距通道信噪比，从而提高测距精度，改善定轨预报结果。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]本专利技术地面测控设备测距主音环路带宽确定及自适应调整方法，通过合理估算测距主音环路带宽B
n
的值，在确保测距主音环锁定的情况下，尽可能提高测距通道信噪比，从而提高测距精度，改善定轨预报结果。
[0009]具体地：
[0010]在跟踪前，通过理论计算的弧段当圈测距通道信噪谱密度比S
R
/N0、测距主音双程径向多普勒变化率来对测距主音环路带宽B
n
的初始值进行合理的估算，作为设备初始装订值。其中，S
R
/N0利用航天器标称EIRP接口指标计算，因天线方向图的特性，该数值一般与实际跟踪情况下的值存在差异；测距主音双程径向多普勒变化率按照轨道定轨结果外推计算，准确度较高。
[0011]在实际跟踪情况下，在完成双向测距主音捕获后通过实际接收的S
R
/N0对测距主音环路带宽进行自适应调整。
[0012]进一步地，所述步骤一进一步包括：
[0013]B
n
可设的最小值B
n
'应满足：
[0014][0015]式(1)中，为测距主音双程径向多普勒速度变化率；
[0016]考虑3dB工程余量，将测距主音环路带宽B
n
的初始值设为2B
n
'，作为地面测控设备初始装订值。
[0017]进一步地，所述步骤二进一步包括：
[0018]在实际跟踪过程中，通过地面测控设备实际接收的S
R
/N0，利用公式(1)重新计算得到B
n
'，将测距主音环路带宽B
n
的值调整为2B
n
'。
[0019]在整个跟踪弧段内，始终对地面测控设备实际接收的S
R
/N0进行监测，重复进行步骤二工作。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]本专利技术方法通过合理估算测距主音环路带宽B
n
的值，在确保测距主音环环锁定的情况下，尽可能提高测距通道信噪比，从而提高测距精度，改善定轨预报结果。
具体实施方式
[0022]下面具体介绍地面测控设备测距主音环路带宽确定及自适应调整方法。
[0023]第一步：在跟踪前，通过理论计算的弧段当圈测距通道信噪谱密度比S
R
/N0、测距主音双程径向多普勒速度变化率来对测距主音环路带宽B
n
的初始值进行合理的估算。
[0024]B
n
可设的最小值B
n
'应满足：
[0025][0026]式(1)中，前半部分为锁相环热噪声带来的相位抖动影响，后半部分为动态应力误差影响。为测距主音双程径向多普勒速度变化率。
[0027]考虑3dB工程余量，将测距主音环路带宽B
n
的初始值设为2B
n
'。
[0028]第二步：在实际跟踪过程中，通过接收机实际接收的S
R
/N0，利用公式(1)重新计算得到B
n
'，将测距主音环路带宽B
n
的值调整为2B
n
'。
[0029]考虑到现阶段我国实际深空测控设备的双边主音环路带宽0.001Hz～3Hz可选(每0.001Hz连续可变)，因此在上述计算过程中，B
n
'和B
n
的值均保留小数点后3位。
[0030]在整个跟踪弧段内，始终对地面测控设备实际接收的S
R
/N0进行监测，重复进行第二步工作。
[0031]实际任务举例说明：
[0032]以首次火星探测任务为例，在任务某阶段，探测器采用高增益天线，测距主音为500kHz，下行测距主音双程多普勒变化率约为0.006Hz/s，下行残留载波S
R
/N0约为38dBHz，利用公式(1)计算得到B
n
'为0.082Hz(保留小数点后3位)，因此取B
n
＝2B
n
'＝0.164Hz。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地面测控设备测距主音环路带宽确定及自适应调整方法，其特征在于，该方法包括：一、在跟踪前，通过理论计算的弧段当圈测距通道信噪谱密度比S
R
/N0、测距主音双程径向多普勒变化率来对测距主音环路带宽B
n
的初始值进行估算，作为设备初始装订值；二、在实际跟踪情况下，在完成双向测距主音捕获后通过实际接收的S
R
/N0对测距主音环路带宽进行自适应调整。2.如权利要求1所述的地面测控设备测距主音环路带宽确定及自适应调整方法，其特征在于，所述步骤一进一步包括：B
n
可设的最小值B
n
'应满足：式1)中，为测距主音双程径向多普勒速度变化率；考虑3dB工程余量，将测距主音环路带宽B
n
的初始值设为2B
n
'，作为地面测控设备初始装订值。3.如权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄磊，李海涛，徐得珍，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：