干涉测量时射电星信号和航天器信号时延不一致的校准方法

摘要

本发明公开了一种干涉测量时射电星信号和航天器信号时延不一致的校准方法。甚长基线干涉测量是利用地理位置不同的多个观测站接收到来自空间同一目标的信号进行相关处理，利用相关相位和观测频率(或带宽)计算得到目标至位置确知的两个观测站间的延时差，利用射电星标校是甚长基线干涉测量消除公共误差的主要手段。因此，干涉测量时射电星信号和航天器信号要通过相同的路径，以保证标校的准确性。但由于射电星信号与航天器信号特性不同，为提高设备利用率和减小航天器信号量化损失等原因，进行测量时系统对两种信号采用了不同的处理方式，而不是传统相同处理方式，这样会导致射电星信号与航天器信号走不同的设备路径，因此，需要精确确定两种路径的时延差，以保证标校的准确性。

说明书

技术领域

本发明设计是甚长基线干涉测量(VLBI)领域射电星信号和航天器 信号采用不同处理方式时，延时不一致的校准技术，特别适用于深空干 涉测量中不同信号的干涉接收。

背景技术

在进行干涉测量时，VLBI的标准要求基带转换与记录对同一个信 号各通道的采样率、量化位数等要完全一致。由于射电星信号为宽谱类 似于白噪声信号，幅度较弱；航天器信号一般为窄带信号，幅度较强， 为了达到相同的精度，采集射电星信号的带宽较宽，而采集航天器信号 时带宽较窄；采集两种信号所用的采样率、量化位数等参数也不相同。 VLBI观测以前主要应用于射电星，一次观测采用完全相同的采样参数。 当应用于航天器定位时，目前的方法是对航天器信号采用射电星信号的 处理方法。这样会浪费网络传输带宽，无法满足实时定轨的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于利用相位校准技术，将射电星信号 和航天器信号采用不同信号处理方式带来的延时差，实时测量出来满足 深空干涉测量中实时信号处理的要求。

本发明的目的是这样实现的：

一种干涉测量时射电星信号和航天器信号时延不一致的校准方法，其 特征在于包括以下步骤：

①在进行干涉测量时，天线将同时或分时接收的射电星信号和航天器 信号经过场放前端的耦合器发送至场放；校准信号产生单元将相位校正信 号通过场放的耦合器也发送至场放；

②场放对输入的射电星信号、航天器信号和相位校正信号进行放大后输 出至下变频器；

③下变频器对输入的放大后的射电星信号、航天器信号和相位校正信号 分别下变频为中频信号，并将变频为中频的射电星信号和相位校正信号输 出至第一采集记录器，进行A/D采样、基带转换和记录；同时，下变频器 将变频为中频的航天器信号和相位校正信号输出至第二采集记录器，进行 A/D采样、基带转换和记录；

④信号处理机分别对两个采集记录器输出的两路数据进行离散傅里叶 变换处理，求得相位校准信号的相位，经过运算分别获得两路信号的延时， 两个延时相减即获得两路信号的延时差。

2、根据权利要求1所述的一种干涉测量时射电星信号和航天器信号时 延不一致的校准方法，其特征在于：步骤④中获得两路信号的延时，两个 延时相减即获得两路信号的延时差，具体包括以下步骤：

4.1、根据第一采集记录器中相位校准信号各梳状谱的频点，通过离散傅 里叶变换计算各梳状谱的相位；

4.2、假设梳状谱中两个相邻离散谱的频率分别为f_A1和f_A2，通过DFT 运算获取的相位分别为Φ_A1和Φ_A2，则信号经过场放、下变频器和第一采集 记录器的延时观测量为其中π是圆周率；

4.3、根据第二采集记录器中相位校准信号各梳状谱的频点，通过离散傅 里叶变换计算各梳状谱的相位；

4.4、假设梳状谱中两个相邻离散谱的频率分别为f_B1和f_B2，通过DFT 运算获取的相位分别为Φ_B1和Φ_B2，则信号经过场放、下变频器和第一采集 记录器的延时观测量为其中π是圆周率；

4.5则射电星信号与航天器信号的延时差为τ₂-τ₁。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

1.本发明的干涉测量时射电星信号和航天器信号时延不一致的校准方 法采用相位校准技术，在校准的同时不干扰正常信号的接收。

2.本发明的延时校准信号处理方法可以适应极低的信噪比。

3.本发明的延时校准技术可以实现极高的校准精度，校准精度优于 20ps。

4.本发明的延时校准技术具备实时处理能力。

附图说明

图1是本发明的原理方框图。

图2是相位校准信号的时域波形和频域波形图。

具体实施方式

参照图1，一种干涉测量时射电星信号和航天器信号时延不一致的校准 方法，其特征在于包括以下步骤：

①在进行干涉测量时，天线将同时或分时接收的射电星信号和航天器 信号经过场放前端的耦合器发送至场放；校准信号产生单元将相位校正信 号通过场放的耦合器也发送至场放；

②场放对输入的射电星信号、航天器信号和相位校正信号进行放大后输 出至下变频器；

③下变频器对输入的放大后的射电星信号、航天器信号和相位校正信号 分别下变频为中频信号，并将变频为中频的射电星信号和相位校正信号输 出至第一采集记录器，进行A/D采样、基带转换和记录；同时，下变频器 将变频为中频的航天器信号和相位校正信号输出至第二采集记录器，进行 A/D采样、基带转换和记录；

④信号处理机分别对两个采集记录器输出的两路数据进行离散傅里叶 变换处理，求得相位校准信号的相位，经过运算分别获得两路信号的延时， 两个延时相减即获得两路信号的延时差。

2、根据权利要求1所述的一种干涉测量时射电星信号和航天器信号时 延不一致的校准方法，其特征在于：步骤④中获得两路信号的延时，两个 延时相减即获得两路信号的延时差，具体包括以下步骤：

4.1、根据第一采集记录器中相位校准信号各梳状谱的频点，通过离散傅 里叶变换计算各梳状谱的相位；

4.2、假设梳状谱中两个相邻离散谱的频率分别为f_A1和f_A2，通过DFT 运算获取的相位分别为Φ_A1和Φ_A2，则信号经过场放、下变频器和第一采集 记录器的延时观测量为其中π是圆周率；

4.3、根据第二采集记录器中相位校准信号各梳状谱的频点，通过离散傅 里叶变换计算各梳状谱的相位；

4.4、假设梳状谱中两个相邻离散谱的频率分别为f_B1和f_B2，通过DFT 运算获取的相位分别为Φ_B1和Φ_B2，则信号经过场放、下变频器和第一采集 记录器的延时观测量为其中π是圆周率；

4.5则射电星信号与航天器信号的延时差为τ₂-τ₁。