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

【摘要】：有源定標(biāo)器作為一種在軌雷達(dá)高度計(jì)距離定標(biāo)方法,提出于二十世紀(jì)八十年代�；趶澒苄陀性炊�(biāo)器的在軌高度計(jì)定標(biāo)方法經(jīng)過多年發(fā)展已進(jìn)入業(yè)務(wù)化運(yùn)行階段,成功應(yīng)用于多個(gè)星載雷達(dá)測(cè)高任務(wù)的距離絕對(duì)定標(biāo)。二十世紀(jì)九十年代,一種基于轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)重建體制的重建型有源定標(biāo)器被提出,但重建型有源定標(biāo)器始終未能正式應(yīng)用于任何在軌雷達(dá)高度計(jì)的距離定標(biāo)工作。中國(guó)首顆海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星海洋二號(hào)于2011年8月16日成功發(fā)射,海洋二號(hào)主載荷之一的雷達(dá)高度計(jì)承擔(dān)海面高度(Sea Surface Height,SSH)、有效波高和風(fēng)速的測(cè)量任務(wù)。為了校正海洋二號(hào)高度計(jì)距離測(cè)量結(jié)果中的偏差,需要對(duì)在軌高度計(jì)進(jìn)行距離絕對(duì)定標(biāo)。2012年,基于重建型有源定標(biāo)器的海洋二號(hào)高度計(jì)實(shí)驗(yàn)性在軌距離定標(biāo)工作啟動(dòng)。本論文基于該定標(biāo)工作,對(duì)應(yīng)用重建型有源定標(biāo)器的在軌雷達(dá)高度計(jì)系統(tǒng)延遲絕對(duì)定標(biāo)進(jìn)行了研究。所做的主要工作如下:1,基于信號(hào)相關(guān)的星地信號(hào)匹配和星上信號(hào)補(bǔ)償方法研究。有源定標(biāo)器在定標(biāo)過程中記錄接收信號(hào)。高度計(jì)接收信號(hào)與部分有源定標(biāo)器接收信號(hào)之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,為有效利用有源定標(biāo)器接收數(shù)據(jù),需要確定該對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于有源定標(biāo)器實(shí)時(shí)信號(hào)處理的非理想性,高度計(jì)接收到的有源定標(biāo)器轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)存在較大的波動(dòng),這種波動(dòng)將會(huì)增大最終定標(biāo)結(jié)果的不確定度。疊加在高度計(jì)信號(hào)上的波動(dòng)序列同時(shí)也存在于定標(biāo)器接收信號(hào)中。據(jù)此,提出了基于信號(hào)相關(guān)性的星地信號(hào)匹配方法。在建立匹配關(guān)系后可對(duì)星上原始接收信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償以顯著降低波動(dòng)性。此外,建立的星地匹配關(guān)系還在高度計(jì)時(shí)鐘(超穩(wěn)晶振,ultra stable oscillator,USO)頻率偏差估計(jì)中起到重要作用。2,基于有源定標(biāo)器的高度計(jì)時(shí)鐘頻率偏差估計(jì)方法研究。高度計(jì)通過時(shí)間測(cè)量實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量。高度計(jì)時(shí)間測(cè)量的機(jī)理是對(duì)固定周期的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)的。時(shí)鐘周期的設(shè)計(jì)值是已知的。然而由于高度計(jì)超穩(wěn)晶振的老化,實(shí)際時(shí)鐘頻率將偏離設(shè)計(jì)值,從而引入距離測(cè)量誤差。有源定標(biāo)器由原子鐘提供時(shí)間基準(zhǔn),頻率準(zhǔn)確度顯著高于高度計(jì)使用的恒溫晶振。此外,原子鐘還可進(jìn)行定期校準(zhǔn),因此有源定標(biāo)器時(shí)鐘可視為參考時(shí)鐘。本文提出了一種通過對(duì)比高度計(jì)觀測(cè)信號(hào)和有源定標(biāo)器觀測(cè)信號(hào)來測(cè)定高度計(jì)時(shí)鐘頻率偏差的方法。本文計(jì)算并展示了通過有源定標(biāo)器測(cè)得的海洋二號(hào)高度計(jì)時(shí)鐘頻率偏差。此外,還使用了星間交叉定標(biāo)方法對(duì)校正結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果證明本文提出的方法能顯著降低海洋二號(hào)高度計(jì)海面高度測(cè)量結(jié)果的漂移。3,基于有源定標(biāo)器的高度計(jì)內(nèi)部信號(hào)路徑延遲估計(jì)方法研究。高度計(jì)提供的高度測(cè)中國(guó)科學(xué)院大學(xué)博士論文—基于有源定標(biāo)器的海洋二號(hào)高度計(jì)系統(tǒng)延遲在軌絕對(duì)定標(biāo)研究量值理論上應(yīng)當(dāng)是高度計(jì)天線參考點(diǎn)與星下點(diǎn)之間的距離。然而,為了獲得高度測(cè)量值,信號(hào)必須通過高度計(jì)系統(tǒng)組件構(gòu)成的額外距離。這種額外的信號(hào)距離構(gòu)成了高度計(jì)內(nèi)部信號(hào)路徑延遲。通過將高度計(jì)測(cè)量距離與參考距離比較,可測(cè)定高度計(jì)內(nèi)部信號(hào)路徑延遲。有源定標(biāo)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(biāo)器對(duì)海洋二號(hào)高度計(jì)信號(hào)路徑延遲進(jìn)行定標(biāo)的方法,并展示了相應(yīng)的定標(biāo)結(jié)果。高度計(jì)系統(tǒng)延遲等于高度計(jì)內(nèi)部信號(hào)路徑延遲與高度計(jì)時(shí)鐘頻率偏差引入的測(cè)距偏差之和。4,基于有源定標(biāo)器的高度計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)偏差估計(jì)方法研究。高度計(jì)生成測(cè)得的距離和距離時(shí)標(biāo),與此同時(shí),定軌設(shè)備生成軌道高度和軌道時(shí)標(biāo)。反演海面高度時(shí),距離和對(duì)應(yīng)的軌道高度通過時(shí)標(biāo)匹配。若距離時(shí)標(biāo)和定軌時(shí)標(biāo)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(jì)觀測(cè)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(duì)海洋二號(hào)高度計(jì)零級(jí)數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)偏差進(jìn)行了估計(jì)。5,有源定標(biāo)器——海洋二號(hào)高度計(jì)C波段星地信號(hào)收發(fā)可行性驗(yàn)證。目前尚無有源定標(biāo)器對(duì)在軌高度計(jì)成功進(jìn)行非Ku波段信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的報(bào)道。海洋二號(hào)高度計(jì)工作在Ku和C雙波段以校正電離層引入的距離測(cè)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(biāo)器,驗(yàn)證了有源定標(biāo)器——海洋二號(hào)高度計(jì)C波段星地信號(hào)收發(fā)的可行性。
【關(guān)鍵詞】：海洋二號(hào)高度計(jì) 有源定標(biāo)器 系統(tǒng)延遲定標(biāo) 數(shù)據(jù)匹配 時(shí)鐘頻率偏差 內(nèi)部信號(hào)路徑延遲 時(shí)標(biāo)偏差 C波段應(yīng)答
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(dá)高度計(jì)發(fā)展情況概述18-22
• 1.2.2 雷達(dá)高度計(jì)海面高度測(cè)量偏差源22-23
• 1.2.3 基于參考海面和基于有源定標(biāo)器的雷達(dá)高度計(jì)定標(biāo)方法23-25
• 1.3 研究的意義25-26
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀26-30
• 1.4.1 國(guó)外研究狀況27-30
• 1.4.2 國(guó)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(xiàn)32-35
• 2 論文基礎(chǔ)工作綜述35-61
• 2.1 高度計(jì)——有源定標(biāo)器星地幾何關(guān)系及基本觀測(cè)信號(hào)模型35-37
• 2.2 海洋二號(hào)高度計(jì)在定標(biāo)時(shí)的工作模式及其對(duì)定標(biāo)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(jì)分辨率概念解析40
• 2.2.4 用于定標(biāo)的高度計(jì)模式選擇40-44
• 2.3 有源定標(biāo)器系統(tǒng)介紹44-48
• 2.3.1 有源定標(biāo)器系統(tǒng)組成45-46
• 2.3.2 有源定標(biāo)器系統(tǒng)工作原理46-47
• 2.3.3 有源定標(biāo)器定標(biāo)流程47-48
• 2.4 基于有源定標(biāo)器的海洋二號(hào)高度計(jì)定標(biāo)試驗(yàn)總體情況48-50
• 2.5 海洋二號(hào)高度計(jì)定標(biāo)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)概述50-59
• 2.5.1 經(jīng)過實(shí)地定標(biāo)實(shí)驗(yàn)的定標(biāo)地點(diǎn)53-59
• 2.5.2 長(zhǎng)期定標(biāo)地點(diǎn)的確定59
• 2.6 本章小結(jié)59-61
• 3 基于信號(hào)相關(guān)的星地信號(hào)匹配和星上信號(hào)補(bǔ)償方法61-91
• 3.1 星地信號(hào)收發(fā)原理及一一對(duì)應(yīng)關(guān)系61-64
• 3.2 建立星地信號(hào)匹配的意義和可能的方法64-67
• 3.3 有源定標(biāo)器信號(hào)跟蹤——轉(zhuǎn)發(fā)原理及星地信號(hào)匹配總體方案67-77
• 3.3.1 有源定標(biāo)器二級(jí)時(shí)間測(cè)量/控制基本原理68-71
• 3.3.2 有源定標(biāo)器跟蹤原理71-75
• 3.3.3 利用轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)可變延遲功能進(jìn)行星地信號(hào)匹配的方案75-77
• 3.4 海洋二號(hào)高度計(jì)定標(biāo)采用的星地信號(hào)匹配方法77-88
• 3.4.1 有源定標(biāo)器距離門定點(diǎn)計(jì)算誤差對(duì)海洋二號(hào)高度計(jì)定標(biāo)的影響78-81
• 3.4.2 海洋二號(hào)高度計(jì)定標(biāo)星地匹配算法原理81-88
• 3.5 根據(jù)星地信號(hào)匹配結(jié)果補(bǔ)償高度計(jì)觀測(cè)距離拋物線波動(dòng)88-89
• 3.6 本章小結(jié)89-91
• 4 基于有源定標(biāo)器的高度計(jì)時(shí)鐘頻率偏差估計(jì)方法91-109
• 4.1 高度計(jì)時(shí)間測(cè)量原理和時(shí)鐘頻率偏差對(duì)距離測(cè)量的影響91-93
• 4.2 海洋二號(hào)高度計(jì)時(shí)間基準(zhǔn)概要情況及頻率偏差存在的檢驗(yàn)93-95
• 4.3 現(xiàn)有在軌高度計(jì)時(shí)鐘頻率偏差測(cè)量手段分析95-96
• 4.4 基于有源定標(biāo)器的高度計(jì)時(shí)鐘頻率偏差估計(jì)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(biāo)器測(cè)得的海洋二號(hào)高度計(jì)時(shí)鐘頻率偏差結(jié)果102-105
• 4.6 星間交叉定標(biāo)對(duì)有源定標(biāo)器測(cè)得高度計(jì)時(shí)鐘頻率偏差的驗(yàn)證105-107
• 4.7 時(shí)鐘頻率偏差估計(jì)和驗(yàn)證工作小結(jié)107-108
• 4.8 本章小結(jié)108-109
• 5 基于有源定標(biāo)器的高度計(jì)內(nèi)部信號(hào)路徑延遲定標(biāo)109-121
• 5.1 基于有源定標(biāo)器的高度計(jì)內(nèi)部信號(hào)路徑延遲定標(biāo)原理110
• 5.2 定標(biāo)處理流程110-119
• 5.2.1 高度計(jì)所測(cè)距離110-111
• 5.2.2 高度計(jì)時(shí)鐘頻率偏差111
• 5.2.3 質(zhì)心-天線參考點(diǎn)偏差111
• 5.2.4 有源定標(biāo)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(duì)流層延遲116-117
• 5.2.8 電離層延遲117-118
• 5.2.9 內(nèi)部信號(hào)路徑延遲估計(jì)118-119
• 5.3 海洋二號(hào)高度計(jì)內(nèi)部信號(hào)路徑延遲定標(biāo)結(jié)果及分析119-120
• 5.4 本章小結(jié)120-121
• 6 基于有源定標(biāo)器的拓展工作121-131
• 6.1 海洋二號(hào)高度計(jì)時(shí)標(biāo)偏差估計(jì)121-128
• 6.1.1 高度計(jì)時(shí)標(biāo)偏差引入海面高度測(cè)量偏差機(jī)理121-123
• 6.1.2 高度計(jì)時(shí)標(biāo)偏差校正工作回顧123-124
• 6.1.3 基于有源定標(biāo)器的高度計(jì)時(shí)標(biāo)偏差測(cè)量原理124-127
• 6.1.4 海洋二號(hào)高度計(jì)零級(jí)數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)偏差測(cè)量結(jié)果及分析127
• 6.1.5 小結(jié)127-128
• 6.2 有源定標(biāo)器-海洋二號(hào)高度計(jì)C波段星地信號(hào)收發(fā)可行性驗(yàn)證128-131
• 6.2.1 雙頻高度計(jì)非Ku波段測(cè)距偏差定標(biāo)128-129
• 6.2.2 基于有源定標(biāo)器的海洋二號(hào)高度計(jì)C波段星地信號(hào)收發(fā)可行性驗(yàn)證工作129-130
• 6.2.3 小結(jié)130-131
• 7 結(jié)語(yǔ)與展望131-135
• 7.1 論文工作總結(jié)131-132
• 7.2 論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)132-133
• 7.3 論文后繼工作133-135
• 8 參考文獻(xiàn)135-145
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的科研成果145-147
• 致謝147-148

【參考文獻(xiàn)】

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

本文編號(hào)：398988