深空测控再生伪码测距技术研究

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1、第3l卷第3期2012年6月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．31No．3Jan．2012深空测控再生伪码测距技术研究’陈略1’2，唐歌实1，韩松涛1，王美1，刘荟萃1(1．北京航天飞行控制中心航天飞行动力学技术重点实验室·北京·100094Iz．中国科学院上海天文台·上海·200030)摘要：针对深空测控任务中低信噪比情况下的航天器高精度测距问题，时再生伪码测距技术进行论述。介绍再生伪码测距技术原理，再生伪码测距通过再生方式消除信号上行链路噪声，提高了信噪比，但需要复杂的相关器；分析再生伪码测距采用的陶思沃斯码结构。详细

2、论述再生伪码测距信号的地面上行、星上再生、地面下行处理过程，重点介绍各处理过程中的指标务件，并对再生伪码测距进行误差分析；重点对比分析再生伪码测距与传统透明转发测距，指出前者适合于深空低信噪比条件下的高精度测距，后者适用于近地高信噪比条件下的测距。关键词：深空测控；再生伪码测距；伪码(PN)；透明转发测距中图分类号：TN919文献标志码：A文章编号：1674—5620(2012)03—0011—05RegenerativePNRangingTechnologyforDeepSpaceApplicationsCHENLuel”，TANGGeshil，HANSongta01，WA

3、NGMeil，LIUHuicuil(1．ScienceandTechnologyonAerospaceFlightDynamicsLaboratorytBeijingAerospaceControlCenter，Beijing100094；2．ShanghaiAstronomicalObservatory．Shanghai200030)Abstract：RegenerativePN(Pseudo-Noise)rangingtechnologyisintroducedtOobtainhighprecisionranginginfor—mationatlowSNR(Signal-

4、to-NoiseRatio)indeepspaceTT&Cmissions．NoiseoftheuplinkchainiseliminatedinaregenerativeapproachandtheSNRisimproved．However·acomplexcorrelatorisrequired．StructureofTaus—worthecodeusedbytheregenerativePNcodeisanalyzed．Groundstationuplinkprocessingprocess，on-boardpro-cessingprogressandgroundsta

5、tiondownlinkprocessingprogressaredescribedindetailwithahighlightontheinde—xe$oftheseprocesses．TheerrorofregenerativePNrangingisalsodiscussed．ComparisonofregenerativePNran—gingwithtransparentPNrangingshowsthatregenerativePNrangingisfitfordeepspacehighprecisionmeasure-mentwithlowSNRwhiletrans

6、parentPNrangingisfitforgroundproximitygeneralmeasurementwithhighSNR．Keywords：deepspaceTT&C；regenerativepseudo-noiseranging；pseudo-noisecodes；transparentPNranging0引言深空测控任务中最核心的问题是确定航天器相对地面测站的位置和速度。多普勒数据和测距数据是深空测控中2种主要的观测量数据。多普勒数据是通过检测接收信号的相位来测量由于航天器运动所产生的接收信号相位变化；测距数据是通过调制已知信号到上行链路，经航天器转发后，在

7、下行链路的接收端进行接收，检测整个过程所花费的时间，以此来完成对航天器相对地面测站的距离测量。相对于多普勒测量，测距使其他调制过程(如上行遥控与下行遥测)的可用功率变弱。除此之外，当测距信号在航天器与地面测站往返运动(转发)时，上行信号引入的噪声被调制到下行载波信号中，由此减弱了下行遥测的可用功率，使接收信号的信噪比降低。对于一个典型的深空通道，由于转发产生的噪声功率一般在30～40dB，高于测距信号功率，大大浪费了航天器的有限传输功率。再生测距消除了信号在传输过程中的上行链路噪声。增强了在测距使用时下