[发明专利]基于逆同波束干涉测量技术实现月球旋转测量的方法

摘要

本发明提供一种基于逆同波束干涉测量技术实现月球旋转测量的方法，包括：在地面布置相距50km以内的两个地面测站；在月球表面布置两个信号源；第1地面测站GS1和第2地面测站GS2同时接收第1信号源S1转发的下行信号，并进行信号相位估计，获得第1站间相位差；第1地面测站GS1和第2地面测站GS2同时接收第2信号源S2转发的下行信号，并进行信号相位估计，获得第2站间相位差；建立第1信号源S1和第2信号源S2构成的基线与差分时延值的关系；根据基线与差分时延值的关系，解算到月球旋转信息。优点为：本发明具有测量精度高、测量模式非常简单，实现较为容易的优点，可广泛推广使用。

主权项

1.一种基于逆同波束干涉测量技术实现月球旋转测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在地面布置相距50km以内的两个地面测站，分别为第1地面测站GS1和第2地面测站GS2；在月球表面布置两个信号源，分别为第1信号源S1和第2信号源S2；步骤2，假设第1地面测站GS1为主站，第2地面测站GS2为副站，利用光纤时频传递技术将主站的时频信号传递至副站，实现第1地面测站GS1和第2地面测站GS2的时间和频率共享；步骤3，设置第1信号源S1和第2信号源S2工作在相干状态下；第1地面测站GS1分别向第1信号源S1和第2信号源S2发送上行信号，第1信号源S1和第2信号源S2接收到上行信号后进行相干转发；同时，第2地面测站GS2分别向第1信号源S1和第2信号源S2发送上行信号，第1信号源S1和第2信号源S2接收到上行信号后进行相干转发；步骤4，第1地面测站GS1和第2地面测站GS2同时接收第1信号源S1转发的下行信号，并进行信号相位估计，获得第1站间相位差；第1地面测站GS1和第2地面测站GS2同时接收第2信号源S2转发的下行信号，并进行信号相位估计，获得第2站间相位差；步骤5，基于第1站间相位差和第2站间相位差，获得第1信号源S1和第2信号源S2之间的差分站间相位差，再根据多频点同波束干涉测量原理解算到第1信号源S1和第2信号源S2到地面站的差分时延值；步骤6，建立第1信号源S1和第2信号源S2构成的基线与差分时延值的关系；步骤7，根据基线与差分时延值的关系，解算到月球旋转信息；其中，步骤4中，第1地面测站GS1和第2地面测站GS2同时接收第1信号源S1转发的下行信号，并进行信号相位估计，获得第1站间相位差，具体为：对于第1信号源S₁，其下行信号包含一个载波信号和两对DOR音信号；其中，载波信号记为C，两对DOR音信号分别记为‑D2、‑D1、D1、D2；载波信号、‑D2音信号、‑D1音信号、D1音信号、D2音信号的第1站间相位差分别记为其中，i＝C、‑D2、‑D1、D1、D2；由于第1站间相位差结果中包含了信号源时延真实值对应的相位，电离层、对流层以及仪器设备引入的相位误差，可表示为：其中：对于当i＝C、‑D2、‑D1、D1、D2时，分别代表第1信号源S₁对应的载波信号、‑D2音信号、‑D1音信号、D1音信号、D2音信号的信号频率，单位为Hz；是第1信号源S₁对应的目标航天器时延真实值，单位为s；是第1信号源S₁对应的电离层引入的时延误差，单位为s；是第1信号源S₁对应的对流层引入的时延误差，单位为s；是第1信号源S₁对应的仪器设备引入的时延误差，单位为s；是第1信号源S₁对应的两个测站的钟差引入的时延误差，单位为s；是第1信号源S₁对应的系统随机误差，单位为s；对于第2信号源S₂，其下行信号同样包含一个载波信号和两对DOR音信号；其中，载波信号记为C，两对DOR音信号分别记为‑D2、‑D1、D1、D2；载波信号、‑D2音信号、‑D1音信号、D1音信号、D2音信号的第2站间相位差分别记为其中，i＝C、‑D2、‑D1、D1、D2；由于第2站间相位差结果中包含了信号源时延真实值对应的相位，电离层、对流层以及仪器设备引入的相位误差，可表示为：其中：对于当i＝C、‑D2、‑D1、D1、D2时，分别对应载波信号、‑D2音信号、‑D1音信号、D1音信号、D2音信号的信号频率，单位为Hz；是第2信号源S₂对应的目标航天器时延真实值，单位为s；是第2信号源S₂对应的电离层引入的时延误差，单位为s；是第2信号源S₂对应的对流层引入的时延误差，单位为s；是第2信号源S₂对应的仪器设备引入的时延误差，单位为s；是第2信号源S₂对应的两个测站的钟差引入的时延误差，单位为s；是第2信号源S₂对应的系统随机误差，单位为s。