【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种星载高精度扩频测距终端及测距方法，属于导航定位卫星系统。
技术介绍
1、随着高分辨率卫星技术不断发展，为最大程度发挥高分辨率卫星效能，对图像处理的目标定位精度提出了越来越高的要求。要实现高目标定位精度，除了卫星需具备高姿态确定精度、控制精度等，还需要对卫星进行精密定轨，精密定轨则需要依托精密测距作为技术手段。
2、高轨道卫星使用全球导航卫星系统进行定位存在可见星数少、接收信号弱等困难，而扩频测距技术具有测距精度高、无模糊距离大和抗干扰性能强等优异特性，是当今复杂电磁环境下地基精密测距的首选手段。航天测控扩频通信系统采用的测距方法，其思路是测量收发测距伪码之间的时延，即电波传播时延τ，再结合电波传输速度计算得出传输距离。
3、“直接扩频测距系统”(申请号：cn201610094490.5)、航天扩频测控通信系统中伪码测距方法及精度分析(“电讯技术”2006年第4期)等文献介绍了一种直接扩频测距系统，以及基于这一系统的4种测距方法：esa多用途跟踪系统(mpts)测距、星上处理伪随机码测距、透明传输伪随机码测距、混合测距。提出的系统和方法仅能通过常规扩频测距手段得到星地大环路的总距离值，在扣除星载设备的距离零值时，只能采用卫星发射前在地面预先装订的固定参数，无法实时获取星载设备受频率器件老化、上行功率强度变化等因素影响后的当前距离零值，无法提取出星载设备的在轨变化值并加以补偿，不能适应精密定轨的性能需求。
4、“一种基于扩频测控的地面设备测距零值实时校正方法(申请号：cn2018
5、“一种高轨sar卫星精密定轨系统(申请号：cn202011022775.0)”介绍了应用于高轨sar卫星的一整套精密定轨系统，其所依靠的主要手段是高轨gnss自主导航、静电悬浮加速度测量以及直接扩频测距技术，通过多源数据融合为星地联合定轨任务提供原始观测量。该系统偏重于采用多手段联合测距实现精密定轨，没有针对直接扩频测距系统提供一种可以消除系统误差的测距方法。
6、上述研究的共同特点在于，没有面向扩频测距技术提供一种能够消除星上设备自身距离零值变化的方法，实际在轨应用时，由于自身系统误差无法消除，从而造成星地大系统测距精度不高，进而影响卫星定轨精度，使得扩频测距的结果无法满足当前一些卫星对定轨精度的要求。因此，实现一种能够将测距设备自身距离零值缓变量有效补偿，从而消除系统误差，实现高精度测距功能的测距终端很有必要。
技术实现思路
1、本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种星载高精度扩频测距终端及测距方法，解决现有航天扩频测距系统无法消除测距终端系统误差的问题，提供一种基于在轨自校正算法，能够消除星载扩频测距设备自身距离零值随温度等各类因素影响导致的变化值，实现高精度测距性能的测距终端。
2、本专利技术的技术解决方案是：
3、本专利技术公开了一种星载高精度扩频测距终端，包括：接收通道、发射通道、数字基带模块和自校模块；其中，
4、自校模块，接收地面发送的上行射频信号，对发射通道发送的所述测距射频信号进行滤波、耦合、衰减后形成自校信号；将所述上行射频信号和自校信号进行合路、滤波及隔离，形成射频信号，发送给接收通道；将所述测距射频信号进行滤波、耦合后，生成下行射频信号，下传至地面测控系统；
5、接收通道，将自校模块发送的所述射频信号转换为上行中频信号，发送给数字基带模块；
6、数字基带模块，根据所述上行中频信号进行距离零值计算，将计算结果填入下行测量帧中，生成测距中频信号，发送给发射通道；
7、发射通道，将所述测距中频信号转换为测距射频信号，发送给自校模块。
8、进一步地，在上述测距终端中，所述自校模块，包括合路器、上行滤波器、隔离器、下行滤波器、耦合器和程控衰减器；其中，
9、合路器，将地面测控系统发送的上行射频信号和程控衰减器发送的自校信号合路，形成合路信号，发送给上行滤波器；
10、上行滤波器，将合路器发送的所述合路信号进行滤波后，生成滤波后的射频信号，发送给隔离器；
11、隔离器，将所述滤波后的射频信号转发给接收通道，并对接收通道反射回的射频信号进行隔离；
12、下行滤波器，将发射通道发送的测距射频信号进行滤波后发送给耦合器；
13、耦合器，将滤波后的测距射频信号分为两路，一路生成下行射频信号，下传至地面测控系统；一路生成测距信号，发送给隔离器；
14、程控衰减器，根据所述测距信号和外部控制信号ttl，生成自校信号，发送给合路器。
15、进一步地，在上述测距终端中，所述根据接收通道发送的上行中频信号进行距离零值计算，具体为：
16、
17、其中，n为收发码周期差值；为收发码钟相位差；tcode为发码时钟周期；r'为距离零值，c为无线电传播速度。
18、本专利技术公开了一种基于星载高精度扩频测距终端的测距方法，包括：
19、在t1时刻，星载测距终端产生发送伪随机码序列，传输给地面测距终端；
20、星载测距终端对所述发送伪随机码序列的码钟进行计数，得到初始计数值；
21、在t2时刻，地面测距终端对所述发送伪随机码序列进行跟踪锁定，生成与所述发送伪随机码序列相位相同的上行伪随机码序列，调制成上行测距信号发射至星载测距终端；
22、星载测距终端对所述上行测距信号进行处理后，得到所述上行测距信号的接收时刻t3；
23、星载测距终端根据所述发送伪随机码序列的产生时刻t1、接收时刻t3和收发码周期差值n，计算收发码时延τ；
24、星载测距终端根据收发码时延τ，实时计算星载测距终端自身距离零值，发送给地面测控系统；
25、地面测控系统根据所述星载测距终端自身距离零值，计算星地实际距离值。
26、进一步地，在上述测距方法中，所述星载测距终端对上行测距信号进行处理后，得到所述上行测距信号的接收时刻t3，具体方法为：
27、对上行测距信号进行平滑处理，得到平滑测距信号；
28、将所述平滑测距信号，与发送伪随机码序列在时域进行互相关运算，当平滑测距信本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种星载高精度扩频测距终端，其特征在于，包括：接收通道、发射通道、数字基带模块和自校模块；其中，
2.根据权利要求1所述的一种星载高精度扩频测距终端，其特征在于：所述自校模块，包括合路器、上行滤波器、隔离器、下行滤波器、耦合器和程控衰减器；其中，
3.根据权利要求1所述的一种星载高精度扩频测距终端，其特征在于：所述根据接收通道发送的上行中频信号进行距离零值计算，具体为：
4.一种基于星载高精度扩频测距终端的测距方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于星载高精度扩频测距终端的测距方法，其特征在于：所述星载测距终端对上行测距信号进行处理后，得到所述上行测距信号的接收时刻T3，具体方法为：
6.根据权利要求4所述的一种基于星载高精度扩频测距终端的测距方法，其特征在于：所述星载测距终端根据所述发送伪随机码序列的产生时刻T1、接收时刻T3和收发码周期差值N，计算收发码时延τ，具体为：
7.根据权利要求4所述的一种基于星载高精度扩频测距终端的测距方法，其特征在于：所述星载测距终端根据收发码时延τ，实
8.根据权利要求4所述的一种基于星载高精度扩频测距终端的测距方法，其特征在于：所述地面测控系统根据所述星载测距终端自身距离零值，计算星地实际距离值，具体为：
9.根据权利要求4所述的一种基于星载高精度扩频测距终端的测距方法，其特征在于：所述星载测距终端中的数字基带模块对发送伪随机码序列的初始相位进行锁存。
10.一种星载高精度扩频测距方法，其特征在于：采用如权利要求1～3所述的一种星载高精度扩频测距终端，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种星载高精度扩频测距终端，其特征在于，包括：接收通道、发射通道、数字基带模块和自校模块；其中，
2.根据权利要求1所述的一种星载高精度扩频测距终端，其特征在于：所述自校模块，包括合路器、上行滤波器、隔离器、下行滤波器、耦合器和程控衰减器；其中，
3.根据权利要求1所述的一种星载高精度扩频测距终端，其特征在于：所述根据接收通道发送的上行中频信号进行距离零值计算，具体为：
4.一种基于星载高精度扩频测距终端的测距方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于星载高精度扩频测距终端的测距方法，其特征在于：所述星载测距终端对上行测距信号进行处理后，得到所述上行测距信号的接收时刻t3，具体方法为：
6.根据权利要求4所述的一种基于星载高精度扩频测距终端的测距方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宁，任晓航，刘云鹤，余恒，鲁平元，汪精华，陈辰，赵鹏飞，李响，刘凤晶，田贺祥，姚鑫雨，李果，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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