DOR测量自适应模型重构算法与实验验证

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1、第23卷第2期航天器工程V01．23No．21111篁!旦量呈垒篁三篁堡垒!三兰型鱼!些三三垦!些鱼!!DOR测量自适应模型重构算法与实验验证韩松涛1’2唐歌实1’2陈略1’2曹建峰1’(1航天飞行动力学技术重点实验室，北京100094)(2北京航天飞行控制中心，北京100094)摘要针对“金星快车”(VenusExpress，VEX)探测器大时延、快变化的轨迹特点，提出了一种基于侧音信号相频特性的自适应模型重构算法。该方法极大增强了参考模型精度恶化情况下算法的适应性与稳定性。基于“金星快车”DOR观测实验的数据分析，通过与欧洲航天局提供的事后高精度星历轨

2、道对比，结果表明数据处理算法时延精度优于ns量级，时延率精度优于1ps／s量级。关键词甚长基线干涉测量；差分单程测距；互相关；模型重构；“金星快车”中图分类号：V556文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2014．02．015AlgorithmandDemonstrationofDORTrackingModelReconstructionHANSongta01'2TANGGeshil’2CHENLtiel’2CAOJianfen91，2(1NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnolo

3、gyonAerospaceFlightDynamics，Beijing100094，China)(2BeijingAerospaceControlCenter，Beijing100094，China)Abstract：Inthispaper，wepresentanewalgorithmbasedonmodelreconstruction，whichisstilleffectivewhenspacecrafthaslongdelayandfastmovement．PerformanceofDORtrackingforVenusExpressisanalyze

4、d．CombinedwithhighaccurateorbitinformationprovidedbyESAdeepspacestationCebrerosandNewNocia，theaccuracyofdelayisintheorderof1nsanddelayrateisintheorderoflps／s．Keywords：VLBI；DOR；CROSS—correlation；modelreconstruction；VenusExpress1引言甚长基线干涉测量(VeryLongBaselineInter—ferometry，VLBI)技术能够获取

5、目标高精度的角位置信息[1]，对统一载波测控体制的测距、测速信息形成有效补充[2]。通常深空探测器主动发射具有一定频率间隔的下行侧音信标信号，进行差分单程测距(DifferentialOne—WayRanging，DOR)测量L3J。当将两测站的多普勒进行差分时，即可获取目标的差分单程多普勒(DifferentialOne-WayDoppler，DOD)观测量[4]。DOR／DOD测量模式在“火星快车”(MarsExpress口。6])、隼鸟号(Hayabusa)、希望号(Nozomi[7_8])等探测器的导航测轨中得到了成功运用。DOR测量的数据处理过程

6、需要参考模型引导相关计算，该引导模型通常依靠轨道预报获取，在目标航天器呈现大时延、快变化的运动特点的情况下，轨道预报精度不可避免恶化，导致DOR测量处理精度下降。本文提出一种基于侧音信号相频特性的自适应模型重构算法，增强了参考模型精度恶化情况下DOR处理算法的适应性与稳定性。收稿日期：2013—12—25：修回日期：2014—03—05基金项目：国家自然科学基金资助项目(11203003)作者简介：韩松涛，男，工程师，研究方向为无线电干涉测量技术、合成孔径雷达技术。Email：justdoit—doing@126．com。航天器工程23卷2DOR测量基本原

7、理应用于DOR测量的单频点信号是周期性正弦波，无法像射电信号处理那样通过干涉测量方法对同一波前时延进行判断；通常利用DOR信号的载波相位信息获得高精度的时延值。构成基线的两测站接收信号的侧音相位妒A—DOR、9B—DOR分别表示为9ADOR一一27c／南R2+9DoR(1)9B--DOR一一27【^oR竺+9DoR(2)式中：‰n为侧音信号频率；r，、r。分别为卫星到两测站的距离；9Do。为初始相位；c为光速。经相关处理计算干涉相位AgDOR为△pDoR一一2nfrmR翌1(3)载波干涉相位与目标到两测站的时延差直接线性相关。依据这一特性，利用卫星下行的两

8、个频率分别为^on一。、^。，R-。的侧音信号进行带宽综合处理，实