毛南平,李其福,房新兵,李 培

(中国卫星海上测控部,江苏 江阴214431)

1 引 言

深空探测是我国航天测控发展的必然趋势,天线组阵又是深空探测领域的一项关键技术[1]。陆基固定站天线组阵下行接收技术国内外均进行了大量研究,相关理论比较成熟[2],但对于测量船动平台的天线组阵可行性及关键技术未进行研究。从我国测控网安全性和完备性角度出发,研究和应用船载测控设备天线组阵术,提高测量船深空测控能力,利用测量船布站灵活的优势,满足深空探测任务发射段、早期轨道段的测控支持和特殊情况下不间断覆盖测控的需要具有重要意义。

从天线组阵的原理可知,天线组阵的关键技术是对各天线信号进行合成,信号合成的前提就是通过相关运算解算出各信号的时延或相位差值并修正取齐,而时延或信号相位差值可以从组阵天线对目标的距离差值推算出[3],因此研究测量船动平台天线组阵技术必须研究船摇对天线组阵的影响,即必须先建立船摇对天线指向目标的距离差值的数学模型。另外,信号合成是通过相关运算来完成的,相关运算时间(积分)越长,时延精度越高,但要保证相关运算有效,运算时间要求小于载波1/8 个周期,而相关运算时间与组阵天线指向目标的距离差变化率相关,本文在对距离差值的变化率建模后通过仿真计算分析船摇对船载各频段天线信号合成的影响。

2 船载天线相对目标距离差值变化率数学建模

2.1 测量船坐标系、姿态角定义

距离建模前必须对测量船常用坐标系、测量船姿态角进行定义。……