CN113190994A - 模型的修正方法及装置、存储介质及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模型的修正方法及装置、存储介质及电子装置，其中，上述方法包括：获取强射电源的理论时延模型以及弱射电源的理论时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源用于对同一深空探测器差分标校；根据所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源的系统时延模型相同；根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型。采用上述技术方案，解决了传统方法用弱射电源对探测器干涉测量的结果进行差分标校的过程中，标校精度较低等问题。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种模型的修正方法及装置、存储介质及电子装置。
背景技术
深空探测干涉测量一般采用射电源-航天器-射电源的交替观测模式，通过前后两次射电源观测实现链路时延、设备时延等误差标校。理论分析和实测数据处理结果表明，射电源标校精度直接影响航天器的测量精度。射电源越强、与航天器的视线方向角距越小，用强射电源对探测器干涉测量的结果进行差分标校的精度越高。
但在深空探测中，小角距、强射电源可选较少，甚至不存在而必须选择弱射电信号进行差分标校。而研究弱射电源的高精度标校方法，提高小角距、弱射电源的相关处理精度，降低差分标校误差，在干涉测量数据处理方法研究中具有重要意义。
针对相关技术，传统方法用弱射电源对探测器干涉测量的结果进行差分标校的过程中，标校精度较低等问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种模型的修正方法及装置、存储介质及电子装置，以至少解决传统方法用弱射电源对探测器干涉测量的结果进行差分标校的过程中，标校精度较低等问题。
根据本发明实施例的一个实施例，提供一种模型的修正方法，包括：获取强射电源的理论时延模型以及弱射电源的理论时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源用于对同一深空探测器差分标校；根据所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源的系统时延模型相同；根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型，以根据所述相关时延模型对所述弱射电源的信号进行干涉测量。
在一个示例性实施例中，根据所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，包括：通过两个测站对所述强射电源进行干涉测量相关处理，得到所述强射电源的互功率谱；根据所述强射电源的互功率谱和所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型。
在一个示例性实施例中，根据所述强射电源的互功率谱和所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，包括：对所述强射电源的互功率谱数据进行整合，以确定所述干涉测量观测的各个积分周期内的互谱相位；对所述各个积分周期内的互谱相位进行最小二乘估计，以确定残余时延率；根据所述残余时延率和所述强射电源的理论时延模型构建所述系统时延模型。
在一个示例性实施例中，根据所述残余时延率和所述强射电源的理论时延模型构建所述系统时延模型，包括：根据所述述残余时延率和所述强射电源的理论时延模型确定残余时延率模型；将所述残余时延率模型作为构建的所述系统时延模型。
在一个示例性实施例中，根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型，包括：将所述系统时延模型与所述弱射电源的理论时延模型相加，得到目标相关时延模型；根据所述目标时延模型更新所述弱射电源的相关时延模型。
在一个示例性实施例中，根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型之后，还包括：根据所述相关时延模型对所述弱射电源进行相关处理得到所述弱射电源干涉测量观测量，用于对探测器干涉测量观测量进行差分标校。
根据本发明实施例的又一个实施例，还提供了一种模型的修正装置，包括：获取模块，用于获取强射电源的理论时延模型以及弱射电源的理论时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源用于对同一深空探测器差分标校；构建模块，用于根据所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源的系统时延模型相同；修正模型，用于根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型。
在一个示例性实施例中，所述构建模块，还用于通过两个测站对所述强射电源进行干涉测量相关处理，得到所述强射电源的互功率谱；根据所述强射电源的互功率谱和所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型。
根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种计算机可读的存储介质，该计算机可读的存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述模型的修正方法。
根据本发明实施例的又一方面，还提供了一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，上述处理器通过计算机程序执行上述模型的修正方法。
通过本发明，引入一种模型的修正方法，获取强射电源的理论时延模型以及弱射电源的理论时延模型，根据强射电源的理论时延模型构建强射电源的系统时延模型，进而根据强射电源的系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正弱射电源的相关时延模型，以根据弱射电源的相关时延模型对所述弱射电源的信号进行干涉测量。采用上述技术方案，解决传统方法用弱射电源对探测器干涉测量的结果进行差分标校的过程中，标校精度较低等问题。进而通过构建强射电源的系统时延模型，以此修正弱射电源的相关时延模型，进而通过弱射电源的相关时延模型对探测器干涉测量的结果进行差分标校，提高了探测器干涉测量的精度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示例性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例的模型的修正方法的计算机终端的硬件结构框图；
图2是根据本发明实施例的模型的修正方法的流程图(一)；
图3是根据本发明实施例的测站干涉测量示意图；
图4是根据本发明实施例的构建系统时延模型流程图；
图5是根据本发明实施例的模型的修正方法的流程图(二)；
图6是根据本发明实施例的残余时延率对探测器和射电源的影响分析图(a)；
图7是根据本发明实施例的残余时延率对探测器和射电源的影响分析图(b)；
图8是根据本发明实施例的残余时延率对子积分周期和积分周期互谱相位影响对比图；
图9是根据本发明实施例的残余时延率对子积分周期和积分周期互谱相位影响对比图(b)；
图10是根据本发明实施例的残余时延率对子积分周期和积分周期互谱相位影响对比图(c)；
图11是根据本发明实施例的残余时延率对子积分周期和积分周期互谱相位影响对比图(d)；
图12是根据本发明实施例的无残余时延率时子积分周期与积分周期群时延估计性能对比图(a)；
图13是根据本发明实施例的无残余时延率时子积分周期与积分周期群时延估计性能对比图(b)；
图14是根据本发明实施例的残余时延率对子积分周期与积分周期群时延估计性能影响图(a)；
图15是根据本发明实施例的残余时延率对子积分周期与积分周期群时延估计性能影响图(b)；
图16是根据本发明实施例的关于残余时延率的估计图(a)；
图17是根据本发明实施例的关于残余时延率的估计图(b)；
图18是根据本发明实施例的残余时延率补偿前后群时延估计性能对比图；
图19是根据本发明实施例的初始时延模型下不同积分周期干涉条纹情况图(a)；
图20是根据本发明实施例的初始时延模型下不同积分周期干涉条纹情况图(b)；
图21是根据本发明实施例的初始时延模型下不同积分周期干涉条纹情况图(c)；
图22是根据本发明实施例的初始时延模型下不同积分周期干涉条纹情况图(d)；
图23是根据本发明实施例的初始模型下互谱相位变化情况图(a)；
图24是根据本发明实施例的初始模型下互谱相位变化情况图(b)；
图25是根据本发明实施例的时延模型修正后不同积分周期下干涉条纹情况图(a)；
图26是根据本发明实施例的时延模型修正后不同积分周期下干涉条纹情况图(b)；
图27是根据本发明实施例的时延模型修正后不同积分周期下干涉条纹情况图(c)；
图28是根据本发明实施例的时延模型修正后不同积分周期下干涉条纹情况图(d)；
图29是根据本发明实施例的不同时延模型下弱射电源干涉条纹情况图(a)；
图30是根据本发明实施例的不同时延模型下弱射电源干涉条纹情况图(b)；
图31是根据本发明实施例的不同时延模型下弱射电源干涉条纹情况图(c)；
图32是根据本发明实施例的不同时延模型下弱射电源干涉条纹情况图(d)；
图33是根据本发明实施例的不同模型下群时延估计结果图(a)；
图34是根据本发明实施例的不同模型下群时延估计结果图(b)；
图35是根据本发明实施例的模型的修正装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请实施例中所提供的方法实施例可以在计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在计算机终端上为例，图1是本发明实施例的模型的修正方法的计算机终端的硬件结构框图。如图1所示，计算机终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，在一个示例性实施例中，上述计算机终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述计算机终端的结构造成限定。例如，计算机终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示等同功能或比图1所示功能更多的不同的配置。
存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的模型的修正方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
本实施例中提供了一种模型的修正方法，图2是根据本发明实施例的模型的修正方法的流程图(一)，该流程包括如下步骤：
步骤S202，获取强射电源的理论时延模型以及弱射电源的理论时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源用于对同一深空探测器差分标校；
步骤S204，根据所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源的系统时延模型相同；
步骤S206，根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型。
通过本发明，引入一种模型的修正方法，获取强射电源的理论时延模型以及弱射电源的理论时延模型，根据强射电源的理论时延模型构建强射电源的系统时延模型，进而根据强射电源的系统时延模型和弱射电源的理论时延模型修正弱射电源的相关时延模型，以根据弱射电源的相关时延模型对所述弱射电源的信号进行干涉测量。采用上述技术方案，解决传统方法用弱射电源对探测器干涉测量的结果进行差分标校的过程中，标校精度较低等问题。进而通过构建强射电源的系统时延模型，以此修正弱射电源的相关时延模型，进而通过弱射电源的相关时延模型对探测器干涉测量的结果进行差分标校，提高了探测器干涉测量的精度。
需要说明的是，本发明是通过理论计算，从而计算得出强射电源对应的理论时延模型以及弱射电源对应的理论时延模型，随后对强射电源进行干涉测量，并通过第一理论模型构建系统时延模型，其中，系统时延模型描述深空探测系统的测站钟差残余、设备时延、大气介质残余、坐标系转换等误差影响，并且考虑到深空探测系统的设备时延相对稳定，无论对强射电源观测还是对弱射电源观测，深空探测系统都具有相同的系统时延模型，即强射电源和弱射电源的系统时延模型相同。随后用系统时延模型和弱射电源的理论时延模型修正弱射电源的相关时延模型，其中，相关时延模型用于对探测器干涉测量的结果进行差分标校，提高探测器干涉测量的精度。
在一个可选的实施例中，在上述步骤S204根据所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，包括：通过两个测站对所述强射电源进行干涉测量相关处理，得到所述强射电源的互功率谱；根据所述强射电源的互功率谱和所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型。
在本实施例中，为了构建系统时延模型，需要通过两个测站对强射电源进行干涉测量相关处理，得到强射电源的互功率谱，随后才可以根据强射电源的互功率谱和强射电源的理论时延模型构建系统时延模型。例如，图3是根据本发明实施例的测站干涉测量示意图，图3中有测站1和测站2，通过测站1和测站2对强射电源进行干涉测量相关处理，得到强射电源的互功率谱，随后通过理论计算得到的强射电源的理论时延模型和强射电源的互功率谱一起通过相关的处理，得到系统时延模型。
上述步骤S204有多种执行方式，可选的，根据所述强射电源的互功率谱和所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，可以通过以下技术方案实现：对所述强射电源的互功率谱数据进行整合，以确定所述干涉测量观测的各个积分周期内的互谱相位；对所述各个积分周期内的互谱相位进行最小二乘估计，以确定残余时延率；根据所述残余时延率和所述强射电源的理论时延模型构建所述系统时延模型。
在本实施例中，为了构建系统时延模型，需要先对两个测站的观测结果进行整合，传输至相关处理中心，经过整数比特补偿，条纹旋转、小数比特补偿后进行相关处理，得到互相关谱，随后在一个积分周期中进行相关处理，得到一个积分周期内总互谱，进一步的多个积分周期中进行相关处理，得到各个积分周期内的互谱相位，在获取到了各个积分周期内的互谱相位以后，可以获得相邻积分周期互谱相位的差值，通过各个积分周期内的互谱相位进行最小二乘估计，从而确定残余时延率，进而根据残余时延率和强射电源的理论时延模型构建所述系统时延模型。
需要说明的是，根据所述残余时延率和所述强射电源的理论时延模型构建所述系统时延模型，包括：根据所述述残余时延率和所述强射电源的理论时延模型确定残余时延率模型；将所述残余时延率模型作为构建的所述系统时延模型。
在本实施例中，残余时延率模型是通过残余时延率和强射电源的理论时延模型确定的，系统时延模型有多个模型组成，但是由于残余时延率模型在系统时延模型中起主导作用，其他模型的作用可以忽略不计，故将残余时延率模型作为构建的所述系统时延模型，即若残余时延率模型ResDelayRatesrc1，则系统时延模型ResDelayRatesys1可估计为：ResDelayRatesys1＝ResDelayRatesrc1.
可选的，上述步骤S206中，根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型，可以通过以下技术方案实现：将所述系统时延模型与所述弱射电源的理论时延模型相加，得到目标相关时延模型；根据所述目标时延模型更新所述弱射电源的相关时延模型。
在本实施例中，假设弱射电源的的理论时延模型为DelayModelsrc2，则在系统时延模型ResDelayRatesys1的基础上，弱射电信号源的相关时延模型DelayModelsrc2_modify可修正为：DelayModelsrc2_modify＝ResDelayRatesys1+DelayModelsrc2.
需要说明的是，根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型之后，还包括：通过两个测站对所述探测器进行干涉测量，得到干涉测量结果；根据所述相关时延模型对所述干涉测量结果进行差分标校。
在本实施例中，在得到弱射电源的相关时延模型以后，通过两个测站对探测器进行干涉测量，得到干涉测量结果，随后通过相关时延模型对探测器的干涉测量结果进行差分校对，进而提高了探测器干涉测量的精度。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。为了更好的理解上述模型的修正方法，以下结合实施例对上述过程进行说明，但不用于限定本发明实施例的技术方案，具体地：
为了更好的理解测站对强射电源进行观测，并结合第一理论时模型构建系统时延模型，在一个可选的实施例中，图4是根据本发明实施例的构建系统时延模型流程图，具体步骤如下：
步骤S402：开展强射电源观测；
步骤S404：相关处理；
步骤S406：得到各积分周期的互谱相位；
步骤S408：最小二乘法处理得到残余时延率的估计；
步骤S410：得到系统时延模型。
上述步骤S402是通过图3中的测站对强射电源进行干涉测量，需要说明的是，测站观测(干涉测量)的时候需要同时观测一个目标。
上述步骤S404在执行的过程中，通过相关处理中心对测站测量到的观测数据进行相关处理。
上述步骤S406在执行的过程中，若测站对强射电源观测5分钟，则将5分钟分为多个积分周期，比如10秒一个积分周期，那么就可以得到30个相关处理结果，即30个互谱相位。
上述步骤S408在执行的过程中，通过对各个积分周期内的互谱相位进行最小二乘法处理进而得到残余时延率的估计。
上述步骤S410，通过步骤S408得到的余时延率的估计从而确定系统时延模型。
为了更好的理解，通过强射电源观测，在射电源理论时延模型的基础上估计系统时延模型，以此修正弱射电信号的时延模型，改善弱射电信号相关处理精度和差分标校精度，从而提高深空探测干涉测量精度。在一个可选的实施例中，图5是根据本发明实施例的模型的修正方法的流程图(二)，具体步骤如下：
步骤S502：根据深空探测器轨道信息选择强、弱射电信号源，其中，弱射电信号源满足与深空探测器的小角距要求；计算所有射电信号源的理论时延模型；
步骤S504：开展强射电信号源观测，通过相关处理得到残余时延率估计，并结合强射电信号源的理论时延模型构建强射电信号源系统时延模型；
步骤S506：开展弱射电信号源观测，根据强射电信号源系统时延模型修正弱射电信号源相关时延模型，实现弱射电信号源的高精度相关处理；
步骤S508：利用弱射电源相关处理结果进行差分标校，提高深空探测干涉测量精度。
需要说明的，上述步骤S504在执行的过程中，首先分析残余时延模型对干涉条纹质量的影响，如图3所示，干涉测量基线两端测站(测站1和测站2)接收记录数据，传输至相关处理中心，经过整数比特补偿，条纹旋转、小数比特补偿后进行相关处理，从而得到互相关谱，进而得到干涉条纹和干涉时延。假设互相关谱如公式一所示：
其中，X1(f)、X2(f)分别为测站1和测站2的信号频谱；Δτg为残余时延，Δfr为残余时延率；
为相关处理过程产生的常数相位，可假设为0；j为负数单位。假设积分周期为T，子积分周期为Tp，子积分个数为N，则在积分周期内总互谱如公式二所示：
图6是根据本发明实施例的残余时延率对探测器和射电源的影响分析图(a)，图7是根据本发明实施例的残余时延率对探测器和射电源的影响分析图(b)，由公式二和图6-7可以看出，积分时间越长，残余时延率要求越小；对于探测器而言，由于预报星历不准而引起的理论模型精度不够，残余时延率一般在5ps/s左右，所以积分时间不宜超过5s；对于射电源，由于信号较弱，积分时间一般在50s以上，当积分时间为100s，残余时延率为1ps/s时，互相关谱幅度降至20％左右，所以射电源、特别是弱射电源相关处理对时延率补偿精度要求较高。
进一步可得第n个积分周期互谱相位如公式三所示：
其中，f表示频率，并且由公式三可以看出，(1)相位随频率呈线性变化，斜率为残余时延；(2)相位随时间呈线性变化，斜率为残余时延率；(3)对于相同时刻t，不同积分周期的互谱相位存在一个偏移量
偏移量与残余时延率和积分时长有关。
图8是根据本发明实施例的残余时延率对子积分周期和积分周期互谱相位影响对比图(a)，图9是根据本发明实施例的残余时延率对子积分周期和积分周期互谱相位影响对比图(b)，图10是根据本发明实施例的残余时延率对子积分周期和积分周期互谱相位影响对比图(c)，图11是根据本发明实施例的残余时延率对子积分周期和积分周期互谱相位影响对比图(d)，其中，图8为无残余时延率时子积分周期互谱相位，图10为有残余时延率时子积分周期互谱相位，图9为无残余时延率时积分周期互谱相位，图11为有残余时延率时积分周期互谱相位。图8-11给出了残余时延率对互谱相位的影响情况，由图8和图9可以看出，无残余时延率时，各个子积分周期的互谱相位基本重叠，各子积分周期互谱叠加得到整个积分周期的互谱，总互谱相位的随机精度(0.0005rad)明显优于子积分周期(0.0017rad)。通过图(a)、(c)对比可知，在有残余时延率时，各个子积分周期间的互谱相位随机精度比无残余时延率时的情况变差；图10中不同子积分周期间互谱相位存在均匀相位偏差，这与理论分析一致；图11给出残余时延率存在时整个积分周期叠加得到的互谱相位，对比发现随机精度相对子积分周期变差。时延模型不准对群时延估计性能的影响验证可见步骤S308中的仿真示例和实测数据处理示例。
其次，需要给出残余时延模型估计及补偿方法，由以上分析可以看出，残余时延影响干涉条纹的初始位置，而残余时延率则影响干涉条纹在不同子积分周期的位置，这就造成了增加积分时间不总能改善时延估计性能，甚至存在恶化的情况，因此残余时延模型主要是指残余时延率模型，即需要估计残余时延率并进行补偿。由公式三可以得到，相邻积分周期互谱相位的差值可以得到残余时延率的估计，如公式四所示：
公式四给出了残余时延率模型的基本求解方法，在实际数据处理中，可利用多个积分周期干涉条纹信息进行最小二乘拟合得到残余时延率估计。最后，可由强射电源相关处理得到的残余时延率估计来构建系统残余时延模型。设由强射电源相关处理得到的残余时延率为ResDelayRatesrc1，则强射电源的系统时延模型ResDelayRatesys1可估计为：
ResDelayRatesys1＝ResDelayRatesrc1.
上述步骤S506在执行的过程中，开展弱射电信号源观测，根据强射电源的系统时延模型修正弱射电信号源相关时延模型，实现弱射电信号源的高精度相关处理。考虑到深空探测系统的设备时延相对稳定，无论对强射电源观测还是对弱射电源观测，深空探测系统应具有相同的系统时延模型。假设弱射电源的理论时延模型为DelayModelsrc2，则在强射电源的系统时延模型ResDelayRatesys1的基础上，弱射电信号源的相关时延模型可修正为DelayModelsrc2_modify：
DelayModelsrc2_modify＝ResDelayRatesys1+DelayModelsrc2.
上述步骤S508在执行的过程中，利用弱射电源相关处理结果进行差分标校，实现高精度干涉测量。例如，有如下仿真实例1和实测数据处理示例2：
仿真示例1：残余时延率对群时延估计的影响仿真，具体如下所述：采用高斯白噪声建模，fs＝4MHz，Ts为采样周期，积分周期T＝0.128s，子积分周期Tp＝0.01024s，每个积分周期包含12个子积分周期；NFFT＝1024；时延真值为0.2Ts；蒙特卡洛仿真500次。图12是根据本发明实施例的无残余时延率时子积分周期与积分周期群时延估计性能对比图(a)，图13是根据本发明实施例的无残余时延率时子积分周期与积分周期群时延估计性能对比图(b)，图12-13给出了无残余时延率时子积分周期与积分周期群时延估计偏差和随机差，可以看出经子积分周期叠加，群时延估计性能明显改善，特别是低信噪比时，群时延估计偏差和随机差均显著下降。经统计，图13中子积分周期随机误差时积分周期随机误差约3.54倍，这与积分周期增加改善估计性能基本一致
图14是根据本发明实施例的残余时延率对子积分周期与积分周期群时延估计性能影响图(a)，图15是根据本发明实施例的残余时延率对子积分周期与积分周期群时延估计性能影响图(b)，其中，图14中残余时延率为5Hz，图15中残余时延率为10Hz。图14-15给出了存在残余时延率时，不同积分周期群时延估计性能。由图14可以看出，当残余时延率较小时，fr＝5Hz，通过增加积分时间，群时延估计性能有所改善，此时子积分周期随机误差时积分周期随机误差约2.10倍，但改善幅度低于增加积分时间的理论预期。当残余时延率增大时，如图15所示，增加积分时间反而恶化了群时延估计性能。图14为估计偏差，图15为估计随机差。
仿真参数如上述设置，假设残余时延率为10Hz，则首先对残余时延率进行估计，然后利用残余时延率估计值对信号进行补偿，最后再次进行相关处理得到残余时延估计。图16是根据本发明实施例的关于残余时延率的估计图(a)，图17是根据本发明实施例的关于残余时延率的估计图(b)，其中，图16为估计偏差，图17为估计随机差。图16-17给出了残余时延率估计结果，其中图16为初始残余时延率估计偏差，基本在mHz水平；图17为残余时延率估计随机差，也在mHz水平。
基于图16-17的结果对数据进行残余时延率补偿，图18是根据本发明实施例的残余时延率补偿前后群时延估计性能对比图，图18给出了几种情况下群时延估计性能对比。可以看出，由于残余时延率存在，短积分周期的群时延估计性能优于长积分周期情况，但经残余时延率补偿后，群时延估计性能明显改善，短积分周期群时延估计随机差与补偿后长积分周期群时延估计随机差的比值约为3.59，与积分时间增加改善估计性能的理论值相符。
实测数据处理示例2：2018年06月份对嫦娥三号着陆器观测期间的射电源观测数据，具体如下所述：
首先利用强射电源(2251+158)进行系统残余时延模型构建。以初始模型进行处理(即无模型修正情况)，图19是根据本发明实施例的初始时延模型下不同积分周期干涉条纹情况图(a)，图20是根据本发明实施例的初始时延模型下不同积分周期干涉条纹情况图(b)，图21是根据本发明实施例的初始时延模型下不同积分周期干涉条纹情况图(c)，图22是根据本发明实施例的初始时延模型下不同积分周期干涉条纹情况图(d)，干涉条纹如图19-22所示，其中，图19中Tp＝20s，图20中Tp＝50s，图21中Tp＝100s，图22中Tp＝200s。当积分时间分别为20s、50s、100s、200s时，互谱相位分布方差分别为0.1607rad、1.9275rad、1.3898rad、1.3401rad，可以看出，当积分时间为20s时，干涉条纹比较清晰，互谱相位分布方差较小，积分时间增加，干涉条纹质量改善；但当积分时间在50s及以上时，干涉条纹几乎消失，互谱相位分布方差增大。这说明初始模型的时延率不够准确，需要进行修正。
为了估计系统残余时延模型，设置积分时间5s，处理200s数据，得到互谱相位随时间变化趋势，图23是根据本发明实施例的初始模型下互谱相位变化情况图(a)，图24是根据本发明实施例的初始模型下互谱相位变化情况图(b)，如图23-24所示，其中Tp＝5s。可以看出，互谱相位间隔约40s存在明显跳变，每个积分周期内互谱相位的分布方差同样间隔约40s发生跳变。利用图23-24中20s-60s的互谱相位进行残余时延模型估计，得到残余时延率约为-9.1115ps/s。
以上述结果对时延模型进行修正，图25是根据本发明实施例的时延模型修正后不同积分周期下干涉条纹情况图(a)，图26是根据本发明实施例的时延模型修正后不同积分周期下干涉条纹情况图(b)，图27是根据本发明实施例的时延模型修正后不同积分周期下干涉条纹情况图(c)，图28是根据本发明实施例的时延模型修正后不同积分周期下干涉条纹情况图(d)，干涉条纹如图25-28所示，其中，图25中Tp＝20s(CrsPhsErr＝0.1185rad)，图26中Tp＝50s(CrsPhsErr＝0.0730rad)，图27中Tp＝100s(CrsPhsErr＝0.0508rad)，图28中Tp＝200s(CrsPhsErr＝0.0365rad)。当积分时间分别为20s、50s、100s、200s时，互谱相位分布方差分别为0.1185rad、0.0730rad、0.0508rad、0.0365rad。由图25-28和互谱相位分布方差变化情况可看出，时延模型修正后干涉条纹质量明显改善，在不同积分周期下，互谱相位分布方差改善分别为26.2601％、96.2127％、96.3448％、97.2763％，改善幅度比较明显；随着积分周期的增加，互谱相位分布方差逐渐减小，干涉条纹质量得以改善，说明时延模型正确。
其次，以上述残余时延模型为系统残余时延模型对弱射电源(2223-052)的相关处理模型进行补偿，图29是根据本发明实施例的不同时延模型下弱射电源干涉条纹情况图(a)，图30是根据本发明实施例的不同时延模型下弱射电源干涉条纹情况图(b)，图31是根据本发明实施例的不同时延模型下弱射电源干涉条纹情况图(c)，图32是根据本发明实施例的不同时延模型下弱射电源干涉条纹情况图(d)，补偿前后干涉条纹如图29-32所示，其中，图29中Tp＝100s(初始模型)，图30中Tp＝200s(初始模型)，图31中Tp＝100s(修正模型)，图32中Tp＝200s(修正模型)。可以看出，经过时延模型修正，在不同积分周期下，干涉条纹均比较清晰，互谱相位分布方差分别为0.3604rad和0.3253rad，相对时延模型补偿前改善80％左右，且随着积分时间的增加，互谱相位分布方差逐渐减小，干涉条纹质量明显改善。
图33是根据本发明实施例的不同模型下群时延估计结果图(a)，图34是根据本发明实施例的不同模型下群时延估计结果图(b)，时延模型补偿前后群时延估计结果如图33-34所示，其中，图33为初始模型下群时延估计结果，图34为修正模型下群时延估计结果。由图33可以看出，初始模型下，群时延估计存在明显野点，此时群时延随机精度约为8.5743ns；当剔除野点后，群时延呈现一定变化趋势；图34显示经时延率补偿后，群时延估计比较平稳，且不存在野点，随机精度约为0.2967ns，改善较为明显。
此外，本发明实施例的上述技术方案，针对深空探测中高精度和小角距的差分标校需求，通过强射电源观测，在射电源几何模型的基础上估计系统时延模型，以此修正弱射电信号的时延模型，改善弱射电信号相关处理精度和差分标校精度，从而提高深空探测干涉测量精度。本发明突破了弱射电信号相关处理关键技术，解决了弱射电信号源相关处理精度低而无法实现高精度差分标校的问题。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。
在本实施例中还提供了一种模型的修正装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的设备较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图35是根据本发明实施例的模型的修正装置的结构框图，该装置包括：
获取模块352，用于获取强射电源的理论时延模型以及弱射电源的理论时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源用于对同一深空探测器差分标校；
构建模块354，用于根据所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源的系统时延模型相同；
修正模型356，用于根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型。
通过本发明，引入一种模型的修正装置，获取强射电源的理论时延模型以及弱射电源的理论时延模型，根据强射电源的理论时延模型构建强射电源的系统时延模型，进而根据强射电源的系统时延模型和弱射电源的理论时延模型修正弱射电源的相关时延模型，以根据弱射电源的相关时延模型对所述弱射电源的信号进行干涉测量。采用上述技术方案，解决传统方法用弱射电源对探测器干涉测量的结果进行差分标校的过程中，标校精度较低等问题。进而通过构建强射电源的系统时延模型，以此修正弱射电源的相关时延模型，进而通过弱射电源的相关时延模型对探测器干涉测量的结果进行差分标校，提高了探测器干涉测量的精度。
需要说明的是，本发明是通过理论计算，从而计算得出强射电源对应的理论时延模型以及弱射电源对应的理论时延模型，随后对强射电源进行干涉测量，并通过强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，其中，系统时延模型描述深空探测系统的测站钟差残余、设备时延、大气介质残余、坐标系转换等误差影响，并且考虑到深空探测系统的设备时延相对稳定，无论对强射电源观测还是对弱射电源观测，深空探测系统都具有相同的系统时延模型，即强射电源和弱射电源的系统时延模型相同。随后用系统时延模型和强射电源的理论时延模型修正弱射电源的相关时延模型，其中，相关时延模型用于对探测器干涉测量的结果进行差分标校，提高探测器干涉测量的精度。
在一个可选的实施例中，构建模块354还用于通过两个测站对所述强射电源进行干涉测量相关处理，得到强射电源的互功率谱；根据所述强射电源的互功率谱和所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型。
在本实施例中，为了构建系统时延模型，需要通过两个测站对强射电源进行干涉测量相关处理，得到强射电源的互功率谱，随后才可以根据强射电源的互功率谱和强射电源的理论时延模型构建系统时延模型。例如，图3中有测站1和测站2，通过测站1和测站2对强射电源进行干涉测量相关处理，得到强射电源的互功率谱，随后通过理论计算得到的强射电源的理论时延模型和强射电源的互功率谱一起通过相关的处理，得到系统时延模型。
可选的，构建模块354还用于根据所述强射电源的互功率谱和所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，可以通过以下技术方案实现：对所述强射电源的互功率谱数据进行整合，以确定所述干涉测量观测的各个积分周期内的互谱相位；对所述各个积分周期内的互谱相位进行最小二乘估计，以确定残余时延率；根据所述残余时延率和所述强射电源的理论时延模型构建所述系统时延模型。
在本实施例中，为了构建系统时延模型，需要先对两个测站的观测结果进行整合，传输至相关处理中心，经过整数比特补偿，条纹旋转、小数比特补偿后进行相关处理，得到互相关谱，随后在一个积分周期中进行相关处理，得到一个积分周期内总互谱，进一步的多个积分周期中进行相关处理，得到各个积分周期内的互谱相位，在获取到了各个积分周期内的互谱相位以后，可以获得相邻积分周期互谱相位的差值，通过各个积分周期内的互谱相位进行最小二乘估计，从而确定残余时延率，进而根据残余时延率和强射电源的理论时延模型构建所述系统时延模型。
需要说明的是，构建模块354还用于根据所述残余时延率和所述强射电源的理论时延模型构建所述系统时延模型，包括：根据所述述残余时延率和所述强射电源的理论时延模型确定残余时延率模型；将所述残余时延率模型作为构建的所述系统时延模型。
在本实施例中，残余时延率模型是通过残余时延率和强射电源的理论时延模型确定的，系统时延模型有多个模型组成，但是由于残余时延率模型在系统时延模型中起主导作用，其他模型的作用可以忽略不计，故将残余时延率模型作为构建的所述系统时延模型，即若残余时延率模型ResDelayRatesrc1，则系统时延模型ResDelayRatesys1可估计为：ResDelayRatesys1＝ResDelayRatesrc1.
在一个可选的实施例中，修正模块356还用于根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型，可以通过以下技术方案实现：将所述系统时延模型与所述弱射电源的理论时延模型相加，得到目标相关时延模型；根据所述目标时延模型更新所述弱射电源的相关时延模型。
在本实施例中，假设弱射电源的理论时延模型为DelayModelsrc2，则在系统时延模型ResDelayRatesys1的基础上，弱射电信号源的相关时延模型DelayModelsrc2_modify可修正为：DelayModelsrc2_modify＝ResDelayRatesys1+DelayModelsrc2.
需要说明的是，修正模块356还用于通过两个测站对所述探测器进行干涉测量，得到干涉测量结果；根据所述相关时延模型对所述干涉测量结果进行差分标校。
在本实施例中，在得到弱射电源的相关时延模型以后，通过两个测站对探测器进行干涉测量，得到干涉测量结果，随后通过相关时延模型对探测器的干涉测量结果进行差分校对，进而提高了探测器干涉测量的精度。
本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：
S1，获取强射电源的理论时延模型以及弱射电源的理论时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源用于对同一深空探测器差分标校；
S2，根据所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源的系统时延模型相同；
S3，根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型。
在一个示例性实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及示例性实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
S1，获取强射电源的理论时延模型以及弱射电源的理论时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源用于对同一深空探测器差分标校；
S2，根据所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源的系统时延模型相同；
S3，根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型。
在一个示例性实施例中，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及示例性实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种模型的修正方法，其特征在于，包括：
获取强射电源的理论时延模型以及弱射电源的理论时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源用于对同一深空探测器差分标校；
根据所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源的系统时延模型相同；
根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，包括：
通过两个测站对所述强射电源进行干涉测量相关处理，得到所述强射电源的互功率谱；
根据所述强射电源的互功率谱和所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述强射电源的互功率谱和所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，包括：
对所述强射电源的互功率谱数据进行整合，以确定所述干涉测量观测的各个积分周期内的互谱相位；
对所述各个积分周期内的互谱相位进行最小二乘估计，以确定残余时延率；
根据所述残余时延率和所述强射电源的理论时延模型构建所述系统时延模型。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述残余时延率和所述强射电源的理论时延模型构建所述系统时延模型，包括：
根据所述述残余时延率和所述强射电源的理论时延模型确定残余时延率模型；
将所述残余时延率模型作为构建的所述系统时延模型。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型，包括：
将所述系统时延模型与所述弱射电源的理论时延模型相加，得到目标相关时延模型；
根据所述目标时延模型更新所述弱射电源的相关时延模型。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型之后，还包括：
通过两个测站对所述探测器进行干涉测量，得到干涉测量结果；
根据所述相关时延模型对所述干涉测量结果进行差分标校。
7.一种模型的修正装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取强射电源的理论时延模型以及弱射电源的理论时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源用于对同一深空探测器差分标校；
构建模块，用于根据所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型，其中，所述强射电源和所述弱射电源的系统时延模型相同；
修正模型，用于根据所述系统时延模型和所述弱射电源的理论时延模型修正所述弱射电源的相关时延模型。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述构建模块，还用于通过两个测站对所述强射电源进行干涉测量相关处理，得到所述强射电源的互功率谱；根据所述强射电源的互功率谱和所述强射电源的理论时延模型构建系统时延模型。
9.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述计算机可读的存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时执行上述权利要求1至6任一项中所述的方法。
10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为通过所述计算机程序执行所述权利要求1至6任一项中所述的方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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