本文關(guān)鍵詞：基于有源定標器的海洋二號高度計系統(tǒng)延遲在軌絕對定標研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：有源定標器作為一種在軌雷達高度計距離定標方法,提出于二十世紀八十年代�；趶澒苄陀性炊似鞯脑谲壐叨扔嫸朔椒ń�(jīng)過多年發(fā)展已進入業(yè)務(wù)化運行階段,成功應(yīng)用于多個星載雷達測高任務(wù)的距離絕對定標。二十世紀九十年代,一種基于轉(zhuǎn)發(fā)信號重建體制的重建型有源定標器被提出,但重建型有源定標器始終未能正式應(yīng)用于任何在軌雷達高度計的距離定標工作。中國首顆海洋動力環(huán)境衛(wèi)星海洋二號于2011年8月16日成功發(fā)射,海洋二號主載荷之一的雷達高度計承擔海面高度(Sea Surface Height,SSH)、有效波高和風速的測量任務(wù)。為了校正海洋二號高度計距離測量結(jié)果中的偏差,需要對在軌高度計進行距離絕對定標。2012年,基于重建型有源定標器的海洋二號高度計實驗性在軌距離定標工作啟動。本論文基于該定標工作,對應(yīng)用重建型有源定標器的在軌雷達高度計系統(tǒng)延遲絕對定標進行了研究。所做的主要工作如下:1,基于信號相關(guān)的星地信號匹配和星上信號補償方法研究。有源定標器在定標過程中記錄接收信號。高度計接收信號與部分有源定標器接收信號之間存在一一對應(yīng)關(guān)系,為有效利用有源定標器接收數(shù)據(jù),需要確定該對應(yīng)關(guān)系。由于有源定標器實時信號處理的非理想性,高度計接收到的有源定標器轉(zhuǎn)發(fā)信號存在較大的波動,這種波動將會增大最終定標結(jié)果的不確定度。疊加在高度計信號上的波動序列同時也存在于定標器接收信號中。據(jù)此,提出了基于信號相關(guān)性的星地信號匹配方法。在建立匹配關(guān)系后可對星上原始接收信號進行補償以顯著降低波動性。此外,建立的星地匹配關(guān)系還在高度計時鐘(超穩(wěn)晶振,ultra stable oscillator,USO)頻率偏差估計中起到重要作用。2,基于有源定標器的高度計時鐘頻率偏差估計方法研究。高度計通過時間測量實現(xiàn)距離測量。高度計時間測量的機理是對固定周期的時鐘脈沖進行計數(shù)實現(xiàn)的。時鐘周期的設(shè)計值是已知的。然而由于高度計超穩(wěn)晶振的老化,實際時鐘頻率將偏離設(shè)計值,從而引入距離測量誤差。有源定標器由原子鐘提供時間基準,頻率準確度顯著高于高度計使用的恒溫晶振。此外,原子鐘還可進行定期校準,因此有源定標器時鐘可視為參考時鐘。本文提出了一種通過對比高度計觀測信號和有源定標器觀測信號來測定高度計時鐘頻率偏差的方法。本文計算并展示了通過有源定標器測得的海洋二號高度計時鐘頻率偏差。此外,還使用了星間交叉定標方法對校正結(jié)果進行了驗證,結(jié)果證明本文提出的方法能顯著降低海洋二號高度計海面高度測量結(jié)果的漂移。3,基于有源定標器的高度計內(nèi)部信號路徑延遲估計方法研究。高度計提供的高度測中國科學院大學博士論文—基于有源定標器的海洋二號高度計系統(tǒng)延遲在軌絕對定標研究量值理論上應(yīng)當是高度計天線參考點與星下點之間的距離。然而,為了獲得高度測量值,信號必須通過高度計系統(tǒng)組件構(gòu)成的額外距離。這種額外的信號距離構(gòu)成了高度計內(nèi)部信號路徑延遲。通過將高度計測量距離與參考距離比較,可測定高度計內(nèi)部信號路徑延遲。有源定標器和定軌數(shù)據(jù)結(jié)合可提供所需的參考距離。本文闡述了基于有源定標器對海洋二號高度計信號路徑延遲進行定標的方法,并展示了相應(yīng)的定標結(jié)果。高度計系統(tǒng)延遲等于高度計內(nèi)部信號路徑延遲與高度計時鐘頻率偏差引入的測距偏差之和。4,基于有源定標器的高度計數(shù)據(jù)時標偏差估計方法研究。高度計生成測得的距離和距離時標,與此同時,定軌設(shè)備生成軌道高度和軌道時標。反演海面高度時,距離和對應(yīng)的軌道高度通過時標匹配。若距離時標和定軌時標之間存在偏差,則反演得到的海面高度將存在偏差。本文根據(jù)高度計觀測的距離拋物線和定軌數(shù)據(jù)提供的參考距離拋物線之間的空間關(guān)系,對海洋二號高度計零級數(shù)據(jù)時標偏差進行了估計。5,有源定標器——海洋二號高度計C波段星地信號收發(fā)可行性驗證。目前尚無有源定標器對在軌高度計成功進行非Ku波段信號轉(zhuǎn)發(fā)的報道。海洋二號高度計工作在Ku和C雙波段以校正電離層引入的距離測量偏差。本文工作中使用具有Ku-C雙波段轉(zhuǎn)發(fā)能力的有源定標器,驗證了有源定標器——海洋二號高度計C波段星地信號收發(fā)的可行性。
【關(guān)鍵詞】：海洋二號高度計 有源定標器 系統(tǒng)延遲定標 數(shù)據(jù)匹配 時鐘頻率偏差 內(nèi)部信號路徑延遲 時標偏差 C波段應(yīng)答
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(空間科學與應(yīng)用研究中心)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH766
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-17
• 1 緒論17-35
• 1.1 名詞解釋17-18
• 1.2 研究背景18-25
• 1.2.1 星載雷達高度計發(fā)展情況概述18-22
• 1.2.2 雷達高度計海面高度測量偏差源22-23
• 1.2.3 基于參考海面和基于有源定標器的雷達高度計定標方法23-25
• 1.3 研究的意義25-26
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀26-30
• 1.4.1 國外研究狀況27-30
• 1.4.2 國內(nèi)研究狀況30
• 1.5 論文內(nèi)容安排30-32
• 1.6 論文主要貢獻32-35
• 2 論文基礎(chǔ)工作綜述35-61
• 2.1 高度計——有源定標器星地幾何關(guān)系及基本觀測信號模型35-37
• 2.2 海洋二號高度計在定標時的工作模式及其對定標工作的影響37-44
• 2.2.1 搜索模式37-39
• 2.2.2 跟蹤模式39-40
• 2.2.3 高度計分辨率概念解析40
• 2.2.4 用于定標的高度計模式選擇40-44
• 2.3 有源定標器系統(tǒng)介紹44-48
• 2.3.1 有源定標器系統(tǒng)組成45-46
• 2.3.2 有源定標器系統(tǒng)工作原理46-47
• 2.3.3 有源定標器定標流程47-48
• 2.4 基于有源定標器的海洋二號高度計定標試驗總體情況48-50
• 2.5 海洋二號高度計定標實驗地點概述50-59
• 2.5.1 經(jīng)過實地定標實驗的定標地點53-59
• 2.5.2 長期定標地點的確定59
• 2.6 本章小結(jié)59-61
• 3 基于信號相關(guān)的星地信號匹配和星上信號補償方法61-91
• 3.1 星地信號收發(fā)原理及一一對應(yīng)關(guān)系61-64
• 3.2 建立星地信號匹配的意義和可能的方法64-67
• 3.3 有源定標器信號跟蹤——轉(zhuǎn)發(fā)原理及星地信號匹配總體方案67-77
• 3.3.1 有源定標器二級時間測量/控制基本原理68-71
• 3.3.2 有源定標器跟蹤原理71-75
• 3.3.3 利用轉(zhuǎn)發(fā)信號可變延遲功能進行星地信號匹配的方案75-77
• 3.4 海洋二號高度計定標采用的星地信號匹配方法77-88
• 3.4.1 有源定標器距離門定點計算誤差對海洋二號高度計定標的影響78-81
• 3.4.2 海洋二號高度計定標星地匹配算法原理81-88
• 3.5 根據(jù)星地信號匹配結(jié)果補償高度計觀測距離拋物線波動88-89
• 3.6 本章小結(jié)89-91
• 4 基于有源定標器的高度計時鐘頻率偏差估計方法91-109
• 4.1 高度計時間測量原理和時鐘頻率偏差對距離測量的影響91-93
• 4.2 海洋二號高度計時間基準概要情況及頻率偏差存在的檢驗93-95
• 4.3 現(xiàn)有在軌高度計時鐘頻率偏差測量手段分析95-96
• 4.4 基于有源定標器的高度計時鐘頻率偏差估計方法96-102
• 4.4.1 基本原理96-97
• 4.4.2 路徑延遲分析97-99
• 4.4.3 基于星地幾何關(guān)系的處理方法99-102
• 4.5 基于有源定標器測得的海洋二號高度計時鐘頻率偏差結(jié)果102-105
• 4.6 星間交叉定標對有源定標器測得高度計時鐘頻率偏差的驗證105-107
• 4.7 時鐘頻率偏差估計和驗證工作小結(jié)107-108
• 4.8 本章小結(jié)108-109
• 5 基于有源定標器的高度計內(nèi)部信號路徑延遲定標109-121
• 5.1 基于有源定標器的高度計內(nèi)部信號路徑延遲定標原理110
• 5.2 定標處理流程110-119
• 5.2.1 高度計所測距離110-111
• 5.2.2 高度計時鐘頻率偏差111
• 5.2.3 質(zhì)心-天線參考點偏差111
• 5.2.4 有源定標器轉(zhuǎn)發(fā)延遲111-114
• 5.2.5 多普勒頻移偏差114-115
• 5.2.6 星地參考距離115-116
• 5.2.7 對流層延遲116-117
• 5.2.8 電離層延遲117-118
• 5.2.9 內(nèi)部信號路徑延遲估計118-119
• 5.3 海洋二號高度計內(nèi)部信號路徑延遲定標結(jié)果及分析119-120
• 5.4 本章小結(jié)120-121
• 6 基于有源定標器的拓展工作121-131
• 6.1 海洋二號高度計時標偏差估計121-128
• 6.1.1 高度計時標偏差引入海面高度測量偏差機理121-123
• 6.1.2 高度計時標偏差校正工作回顧123-124
• 6.1.3 基于有源定標器的高度計時標偏差測量原理124-127
• 6.1.4 海洋二號高度計零級數(shù)據(jù)時標偏差測量結(jié)果及分析127
• 6.1.5 小結(jié)127-128
• 6.2 有源定標器-海洋二號高度計C波段星地信號收發(fā)可行性驗證128-131
• 6.2.1 雙頻高度計非Ku波段測距偏差定標128-129
• 6.2.2 基于有源定標器的海洋二號高度計C波段星地信號收發(fā)可行性驗證工作129-130
• 6.2.3 小結(jié)130-131
• 7 結(jié)語與展望131-135
• 7.1 論文工作總結(jié)131-132
• 7.2 論文主要創(chuàng)新點132-133
• 7.3 論文后繼工作133-135
• 8 參考文獻135-145
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的科研成果145-147
• 致謝147-148

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

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  本文關(guān)鍵詞：基于有源定標器的海洋二號高度計系統(tǒng)延遲在軌絕對定標研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：398988