星间时间同步系统及零值标定研究

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1、2011年8月宇航计测技术Au“2011第31卷第4期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementVol31．No4文章编号：1000—7202(2011)04—0048—04中图分类号：TN914．4文献标识码：A星间时间同步系统及零值标定研究刘长水1盛利元1杨俊2(1．中南大学物理科学与技术学院，长沙410083；2．国防科技大学机电工程与自动化学院，长沙410073)摘要空间口星的相对距离和钟面时差的准确测量，是实现多星之间时间同步．完成特定任务的重要基础。在介绍空间星问测试验证系统与

2、双向单程距离和时差测量的基础上，提出一种闭环自测的零值标定方法。经理论分析和测试验证表明，所测数据稳定可靠．能够满足实际测量的要求。关键词卫星测距时间测量零值标定闭环测试TheInter-satelliteClockSynchronizationSystemanditsDelayCalibrationmethodLIUChang-shuilSHENGLi-yuanlYANGJun2(1．SchoolofPhysicsScienceandTechnology，CentralSouthUniversity。Changsha410083；

3、2．College0fMechatmnicsEngineeringandAutomation，NationalUniversityofDefen∞Technology，Changsha410073)AbstractTheaccuratemeasurementoftherelativedistanceandt}Ietimedifferencebetweensatel．1itesisthemostimportantbasisforachievingtimesynchronizationamongthesatellitesandcompl

4、etingspecifictask，Onthebasisofintroducingthetestsystemandth。pincipleofthedualone—waydistancemeasurementandthetimedifierencemeasurementbetweensateBites。amethodforzerocalibrationinthesystem，thatis，thedosedlooptestsitselfispresented．netheoreticalanalysisandtestindicatedth

5、atthedatameasuredisstableandreliable，whichcansatis卸therequirementsoftheaetualmeasurement+KeywordsSatelliterangingTimemeasurementZerocalibrationClosedlooptest1引言高准确度的时差测量和星间距离是星座系统功能实现的重要基础。采用双向单程测距自主进行星间距离与时差解算，是解决星间高准确度测距与时间同步的有效途径。系统的精确零值(设备时延)标定是系统功能实现和应用的重要环节。目前，已有

6、的测距零值标定方法”“o都是针对传统的星地测控应答机及地面测控站系统的，均不适用于星间测量。由于星座的多功能化、大型化发展与空间环境的特殊性以及卫星技术的高风险、高成本、高准确度和高复杂性等特点，必须搭建星间测试验证系统。收稿日期：2011—02—28作者简介：刘长水(1987一)，男，硕士研究生，主要研究方向：空间测控技术，软件无线电技术。第4期星问时问同步系统及零值标定研究本文基于星间测试验证系统和双向单程伪距测量方法，采用闭环自测系统完成对系统零值标定。经测试验证表明所测数据稳定可靠，能够满足实际测量的要求。2测试系统与测量原

7、理2．1测试系统空间星问测试系统如图1所示，主要由基带收发信机、相控阵天线、机械转台、控制平台与数据分析处理单元5个子系统组成。在基带收发信机模块中使用原子钟保证系统时钟稳定性以及系统能够输出稳定秒脉冲(输出端的秒相位一致)。在轨卫星之间相对速度大，但相对姿态变化缓慢，由于卫星天线的半功率波束较宽，故可以利用机械转台模拟卫星相对姿态的变化，完成星问距离测量以及星间钟面时差的测试验证。实际使用的距离定义为星体上其他位置时，需要按照卫星的几何构型与卫星实时姿态参数进行换算。测试距离定义为两天线相位中心间的距离。图1卫星测试系统圈2．2测

8、量原理双向单程距离和时差测量的基本原理”。49“可由图2说明，假设卫星A在t。时刻发送时刻t．的信号，卫星B在t，时刻检测到该信号，其中卫星A的发射电路延迟为t。，从卫星A到B的空间传播时延为fs，卫星B的接收电路延迟为h；同理，卫星