基于星间链路精密测量的信号体制仿真平台研究

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雅宝题库解析：
近年来随着卫星应用需求的日益发展，编队飞行实现空间虚拟探测逐渐成为航天技术及应用中最活跃、最具潜力的前沿技术；星座自主导航，通过本身的测量获得信息，利用自主导航算法实现星座的自主运行也是航空航天领域的一个热点题目。其中，星间链路测量就是卫星编队与卫星星座系统研究中亟需解决的一项关键技术。本文首先利用STK软件仿真了导航星座星间链路模型，分析了星间相对距离和相对速度的范围。在此基础上给出了适合星间测距的基本技术指标参数，进行了星间链路预算分析，设计了适合星间双向异步通信的数据帧格式。然后研究了星间链路快速建立技术，包括：星间测距信号的快速捕获和稳定跟踪技术。进而详细分析了星间链路单向测量技术，分别给出了伪码测距、载波相位平滑伪码测距模型原理与方法，并给出了相应的仿真结果。接下来研究了星间链路双向测量技术。给出了星间双向异步传输帧非相干扩频测距和时间同步(DOWRT)的模型，具体的给出了“频分体制”和“时分体制”下的双向测距与时间同步的解耦方程。最后，讨论了星间链路中影响测量误差的各种因素。分析了单程伪距提取过程中的环路跟踪误差，考虑采用增大地球半径的方法排除电离层的影响，重点分析了星间DOWRT中的相对论效应，提出了带有相对论效应修正的双向测距与时间同步解耦方程。并简要阐述了双向测量中的组合零值的修正方法、频率源短期稳定性影响、星历计算卫星位置误差对“时分体制”双向距离与钟差归算的影响。最终，搭建了基于星间链路精密测量的信号体制仿真平台，并利用该平台在不同的配置参数下实现了星间DOWRT算法的仿真验证分析。