CN112803985B - 长基线动态星间通信和星间测量验证方法、系统 - Google Patents

长基线动态星间通信和星间测量验证方法、系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种长基线动态星间通信和星间测量验证方法、系统，包括：船载部分和岸基部分；通过所述船载部分模拟双星在轨相对速度在水面行驶；分别对不同通信模式下船载部分与岸基部分之间的星间通信稳定性、不同测量模式下星间测量的稳定性及相对定位数据进行互比对、微波测距数据与导航定位数据进行互比对、不同异构设备组合下的相对定位数据进行互比对；通过所述船载部分模拟在轨不同阶段，双星相对姿态和距离变化，检测全向通信稳定性和测距准确性，对动态全向通信方案正确性进行验证。本发明可服务于基于星载导航系统的相对基线测量试验，实现验证真实在轨环境下长基线动态星间通信和星间测量方案的正确性及其性能。

Description

长基线动态星间通信和星间测量验证方法、系统
技术领域
本发明涉及宇航通信及检测领域，具体地，涉及一种长基线动态星间通信和星间测量验证方法、系统。
背景技术
为获取长基线动态星间通信和星间测量验证方法，验证真实在轨环境下长基线动态星间通信和星间测量方案的正确性及其性能，需要设计一种测试方法。
传统的无线链路星间通信间测量验证方案受限于场地约束，不具备长距离通信或动态距离通信能力；导航接收机真实收星情况下，仅能对静态定位指标进行测试；通过模拟器进行动态信号模拟又无法验证真实收星后的相对定位指标。因此，急需一种同时具备长距离通信、动态距离变化通信、导航真实收星定位、长基线收星定位、动态收星定位等特性的测试方法，对真实在轨环境下的方案正确性及其性能进行验证。
目前已检索到如下专利：
1、《星间激光通信终端高精度动静态测量装置》CN200410024986.2，该专利不涉及长距离动态通信和测量验证方法
2、《一种基于双星绕飞编队的全向星间通信链路》CN201810621919.0，该专利不涉及长距离动态通信和测量验证方法
3、《一种基于集群编队的多路由星间通信链路》CN201810622150.4，该专利不涉及长距离动态通信和测量验证方法
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种长基线动态星间通信和星间测量验证方法、系统。
根据本发明提供的一种长基线动态星间通信和星间测量验证系统，包括：船载部分和岸基部分；
通过所述船载部分模拟双星在轨相对速度在水面行驶；
分别对不同通信模式下船载部分与岸基部分之间的星间通信稳定性、不同测量模式下星间测量的稳定性及相对定位数据进行互比对、微波测距数据与导航定位数据进行互比对、不同异构设备组合下的相对定位数据进行互比对；
通过所述船载部分模拟在轨不同阶段，双星相对姿态和距离变化，检测全向通信稳定性和测距准确性，对动态全向通信方案正确性进行验证。
优选地，所述船载部分包括：船载星间通信天线、第一船载GNSS天线、第二船载GNSS天线、船载星间通信应答机、第一船载GNSS接收机、第二船载GNSS接收机以及船载Novatel接收机；
所述船载星间通信天线连接所述船载星间通信应答机，所述第一船载GNSS天线连接所述第一船载GNSS接收机，所述第二船载GNSS接收机连接所述第二船载GNSS接收机；
所述船载星间通信应答机分别连接所述第一船载GNSS接收机、所述第二船载GNSS接收机；
所述船载星间通信应答机、所述第一船载GNSS接收机和所述第二船载GNSS接收机分别连接地检设备，所述船载Novatel接收机连接所述第一船载GNSS天线以及所述第一船载GNSS接收机所连接的地检设备。
优选地，所述船载部分还包括显示终端，所述显示终端连接所述船载星间通信应答机。
优选地，所述船载星间通信天线、所述第一船载GNSS天线和所述第二船载GNSS天线无遮挡布置。
优选地，所述岸基部分包括：岸基星间通信天线、第一岸基GNSS天线、第二岸基GNSS天线、岸基星间通信应答机、第一岸基GNSS接收机、第二岸基GNSS接收机以及岸基Novatel接收机；
所述岸基星间通信天线连接所述岸基星间通信应答机，所述第一岸基GNSS天线连接所述第一岸基GNSS接收机，所述第二岸基GNSS天线连接所述第二岸基GNSS接收机；
所述岸基星间通信应答机分别连接所述第一岸基GNSS接收机、所述第二岸基GNSS接收机；
所述岸基星间通信应答机、所述第一岸基GNSS接收机和所述第二岸基GNSS接收机分别连接地检设备，所述岸基Novatel接收机连接所述第一岸基GNSS天线以及所述第一岸基GNSS接收机所连接的地检设备。
优选地，所述岸基星间通信天线、所述第一岸基GNSS天线和所述第二岸基GNSS天线无遮挡布置。
根据本发明提供的一种长基线动态星间通信和星间测量验证方法，采用上述的长基线动态星间通信和星间测量验证系统进行测量验证。
优选地，方法包括：
步骤1：对基于试验工况下的星间链路进行零值标定；
步骤2：在水面布置试验船，试验穿上设置有所述船载部分，在岸布置所述岸基部分；
步骤3：对双星记录数据的地检设备进行同步校时；
步骤4：通过所述船载部分模拟双星在轨相对速度在水面行驶；
分别对不同通信模式下船载部分与岸基部分之间的星间通信稳定性、不同测量模式下星间测量的稳定性及相对定位数据进行互比对、微波测距数据与导航定位数据进行互比对、不同异构设备组合下的相对定位数据进行互比对；
步骤5：通过所述船载部分模拟在轨不同阶段，双星相对姿态和距离变化，检测全向通信稳定性和测距准确性，对动态全向通信方案正确性进行验证。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明可服务于基于星载导航系统的相对基线测量试验，实现验证真实在轨环境下长基线动态星间通信和星间测量方案的正确性及其性能。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为船载部分的结构示意图；
图3为岸基部分的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供的一种长基线动态星间通信和星间测量验证系统，包括：船载部分和岸基部分，通过船载部分模拟双星在轨相对速度在水面行驶。
分别对不同通信模式下船载部分与岸基部分之间的星间通信稳定性、不同测量模式下星间测量的稳定性及相对定位数据进行互比对、微波测距数据与导航定位数据进行互比对、不同异构设备组合下的相对定位数据进行互比对。通过船载部分模拟在轨不同阶段，双星相对姿态和距离变化，检测全向通信稳定性和测距准确性，对动态全向通信方案正确性进行验证。船载部分和岸基部分分别布置不少于三套异构星间测量设备，通过互比对对测量性能进行评估。
船载部分和岸基部分均包括导航天线和星间通信天线，在本实施例中，导航天线采用GNSS天线。导航天线对天视场无遮挡、星间通信天线之间视场无遮挡、导航天线与星间通信天线布于同一经纬度。
如图2所示，船载部分包括：船载星间通信天线、第一船载GNSS天线、第二船载GNSS天线、船载星间通信应答机、第一船载GNSS接收机、第二船载GNSS接收机以及船载Novatel接收机。
船载星间通信天线连接船载星间通信应答机，第一船载GNSS天线连接第一船载GNSS接收机，第二船载GNSS接收机连接第二船载GNSS接收机；船载星间通信应答机分别连接第一船载GNSS接收机、第二船载GNSS接收机；船载星间通信应答机、第一船载GNSS接收机和第二船载GNSS接收机分别连接地检设备，船载Novatel接收机连接第一船载GNSS天线以及第一船载GNSS接收机所连接的地检设备。显示终端连接船载星间通信应答机。
如图3所示，岸基部分包括：岸基星间通信天线、第一岸基GNSS天线、第二岸基GNSS天线、岸基星间通信应答机、第一岸基GNSS接收机、第二岸基GNSS接收机以及岸基Novatel接收机。
岸基星间通信天线连接岸基星间通信应答机，第一岸基GNSS天线连接第一岸基GNSS接收机，第二岸基GNSS天线连接第二岸基GNSS接收机；岸基星间通信应答机分别连接第一岸基GNSS接收机、第二岸基GNSS接收机；岸基星间通信应答机、第一岸基GNSS接收机和第二岸基GNSS接收机分别连接地检设备，岸基Novatel接收机连接第一岸基GNSS天线以及第一岸基GNSS接收机所连接的地检设备。
本发明还提供一种长基线动态星间通信和星间测量验证方法，采用上述的长基线动态星间通信和星间测量验证系统进行测量验证，包括：
(1)先对基于试验工况下的星间链路进行零值标定；
(2)在一处开阔湖面上布置一艘试验船，船上展开一颗星配套的星间通信设备(含天线)、星间测量设备(含天线)，且导航天线对天视场无遮挡、星间天线与岸基天线视场无遮挡、导航天线与星间天线布于同一经纬度；
(3)在岸边展开另一颗星配套的星间通信设备(含天线)、星间测量设备(含天线)，且导航天线对天视场无遮挡、星间天线与船载天线视场无遮挡、导航天线与星间天线布于同一经纬度；
(4)正式试验开始前，对双星记录数据的地检设备进行同步校时；
(5)试验船模拟在轨相对速度在湖面以直线拉开或接近行驶，分别对不同星间通信速率(视具体通信速率需要)模式下星间通信稳定性(包括星间数据传输时延的稳定性、星间通信误码率等指标)、不同导航系统(GPS/BDS)测量模式下星间测量的稳定性(如是否始终保持相对定位)及双星获取到的相对测量数据进行互比对(如同一时刻相对测量数值应相同、正负符号应相反)、微波测距数据与导航定位数据进行互比对(微波测距系统和导航测量系统获取到的双星距离和速度应一致)、不同异构设备组合(待测导航接收机和商业导航接收机)下的相对定位数据进行互比对(同一时刻获得的相对测量结果应一致)；
(6)试验船模拟在轨不同阶段，双星相对姿态和距离变化，通过一艘船原地旋转，另一艘船直线拉开或接近行驶，考察全向通信稳定性和测距准确性(考察方法同上)，对动态全向通信方案正确性进行验证。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种长基线动态星间通信和星间测量验证系统，其特征在于，包括：船载部分和岸基部分；
通过所述船载部分模拟双星在轨相对速度在水面行驶；
分别对不同星间通信速率模式下船载部分与岸基部分之间的星间通信稳定性、不同导航系统测量模式下星间测量的稳定性及双星获取到的相对测量数据进行互比对、微波测距数据与导航定位数据进行互比对、待测导航接收机和商业导航接收机组合下的相对定位数据进行互比对；通过所述船载部分模拟在轨不同阶段，双星相对姿态和距离变化，检测全向通信稳定性和测距准确性，对动态全向通信方案正确性进行验证；
所述船载部分包括：船载星间通信天线、第一船载GNSS天线、第二船载GNSS天线、船载星间通信应答机、第一船载GNSS接收机、第二船载GNSS接收机以及船载Novatel接收机；
所述岸基部分包括：岸基星间通信天线、第一岸基GNSS天线、第二岸基GNSS天线、岸基星间通信应答机、第一岸基GNSS接收机、第二岸基GNSS接收机以及岸基Novatel接收机。
2.根据权利要求1所述的长基线动态星间通信和星间测量验证系统，其特征在于，
所述船载星间通信天线连接所述船载星间通信应答机，所述第一船载GNSS天线连接所述第一船载GNSS接收机，所述第二船载GNSS接收机连接所述第二船载GNSS接收机；
所述船载星间通信应答机分别连接所述第一船载GNSS接收机、所述第二船载GNSS接收机；
所述船载星间通信应答机、所述第一船载GNSS接收机和所述第二船载GNSS接收机分别连接地检设备，所述船载Novatel接收机连接所述第一船载GNSS天线以及所述第一船载GNSS接收机所连接的地检设备。
3.根据权利要求2所述的长基线动态星间通信和星间测量验证系统，其特征在于，所述船载部分还包括显示终端，所述显示终端连接所述船载星间通信应答机。
4.根据权利要求2所述的长基线动态星间通信和星间测量验证系统，其特征在于，所述船载星间通信天线、所述第一船载GNSS天线和所述第二船载GNSS天线无遮挡布置。
5.根据权利要求1所述的长基线动态星间通信和星间测量验证系统，其特征在于，
所述岸基星间通信天线连接所述岸基星间通信应答机，所述第一岸基GNSS天线连接所述第一岸基GNSS接收机，所述第二岸基GNSS天线连接所述第二岸基GNSS接收机；
所述岸基星间通信应答机分别连接所述第一岸基GNSS接收机、所述第二岸基GNSS接收机；
所述岸基星间通信应答机、所述第一岸基GNSS接收机和所述第二岸基GNSS接收机分别连接地检设备，所述岸基Novatel接收机连接所述第一岸基GNSS天线以及所述第一岸基GNSS接收机所连接的地检设备。
6.根据权利要求5所述的长基线动态星间通信和星间测量验证系统，其特征在于，所述岸基星间通信天线、所述第一岸基GNSS天线和所述第二岸基GNSS天线无遮挡布置。
7.一种长基线动态星间通信和星间测量验证方法，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的长基线动态星间通信和星间测量验证系统进行测量验证。
8.根据权利要求7所述的长基线动态星间通信和星间测量验证方法，其特征在于，包括：
步骤1：对基于试验工况下的星间链路进行零值标定；
步骤2：在水面布置试验船，试验穿上设置有所述船载部分，在岸布置所述岸基部分；
步骤3：对双星记录数据的地检设备进行同步校时；
步骤4：通过所述船载部分模拟双星在轨相对速度在水面行驶；
分别对不同通信模式下船载部分与岸基部分之间的星间通信稳定性、不同测量模式下星间测量的稳定性及相对定位数据进行互比对、微波测距数据与导航定位数据进行互比对、不同异构设备组合下的相对定位数据进行互比对；
步骤5：通过所述船载部分模拟在轨不同阶段，双星相对姿态和距离变化，检测全向通信稳定性和测距准确性，对动态全向通信方案正确性进行验证。
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