偶看新闻should you be fired:单个卫星测距
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/05/05 08:05:02
单个卫星测距
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要求瞬时定位的卫星导航应用很广，例如船只，浮标和气球等。这些用户的速度相当慢，在等待定位期间不会引起明显的误差。Goddard宇航中心的卫星导航技术称为询问、记录和定位系统（Interrogation Recording and Location System，简称IRLS），它是在各种航行体和Nimbus3号卫星之间进行三次以上的测距【9】.这种技术等效于对Transit多卜勒曲线进行积分，沿卫星轨道提供足够的数据来确定位置。
询问：IRLS完成三项任务其中第一项就是询问，其功能是通过已分配给每个用户航行体的一个独立地址码来使卫星与处在任何特殊表面上的航行体进行通讯。每个指令包括两个部分：被询问的航行体的地址和询问时以卫星轨道时间为基础的确切时间。每个指令都是数字编码，包括32比特，其中16比特是地址码，16比特是时间码。由一台计算机指出任何给定轨道的询问脉冲序列，并在卫星通过地面捕获与指令站上空时发给卫星。
在适当的时候，把上述指令序列发给卫星，在卫星上存入指令存储器里。当卫星钟的时间（接到指令信号时，重新置零）与第一个指令时间相符时，卫星就开始在第一指令离发射地址码，即以每秒1041比特的比特率，顺序发射用户航行体的地址码。基本系统的数字副载波比特率为12.5千比特/秒。航行体收到该信号后就进行译码，并与自己的地址码比较。如果相符就向卫星核实。在结束这一与航行体的双向通讯时（可以包含任何数字数据的传输），指令储存被更新，并对下一指令与卫星时间进行比较。每次指令均重复这一过程。
第一次飞行提供了每个轨道20次讯问和2万比特的数据存储。第二次飞行提供了每个轨道350次询问和十万比特的数据储存。最后的系统限定每个轨道2千次询问，并研制出150万比特的数据储存组件。
IRLS的计时器在新询问序列载入卫星时，重新置零。它与宇航器钟同步，稳定度为1×10-7，每0.4秒翻新一次以便提供一个，相当于一次询问指令中的时间部分的字码。
记录：在轨道完成时，地面站发出一个指令，读出轨道期间储存的所有数字数据。这是通过宇航器指令系统进行的。对于地面接收并存入缓冲存储器的数据，需要进一步处理以便分出各信息组（mess-age frames）。一个小型的数据处理机使用为该系统所涉及的编码规则将信息组进行分类，然后把这些数据编成适当形式发到Goddard宇航中心的中央数据处理站。在那里，计算出每个用户的位置，并发出下次询问序列。
定位：对用户与卫星之间的距离进行多次测量，并把这些测量写成几何方程来确定用户的位置。图6给出这个几何图，用计算机分析这一问题，指出两次测距R1和R2就足以确定用户的位置。R1和R2确定一个要计算的平面三角形。该三角形在地面上的垂直投影确定一个球面三角形，该球面三角形的三个顶点分别为卫星沿地面的投影轨迹上的点1和点2，以及用户的位置点。一旦构成此图，并且用星历表数据计算出卫星投影点的坐标后，就可以计算出地面用户站的坐标。
测量R1和R2距离的方法是，先测量卫星与用户之间的无线电波的往返传输时间，然后用光速计算出距离。为了精确测定传输时间，卫星上装有一台计数器，由1.6兆赫的时钟驱动，并在一接收到每个距离码时就开始计数。该计数器有15级，可以分辨出0.625微秒的时间增量，等效于±100米单程距离分辨度。
根据卫星集合轨道（预计在0.3公里之内）计算出，当测距精度为0.5公里时，95%的概率的定位误差为2公里。要得到这一测量结果须控制系统中的公差值。收发机的延迟时间必须在0.5微秒或0.15公里之内。因为卫星和用户各有一台收发机，所以总误差为1.0微秒或0.3公里。1.6兆赫钟的双程测距的分辨力为0.625微秒或0.2公里，则单程分辨力为±0.1公里。“时间跳动”和系统不稳定性引起的附加误差估计为0.5微秒或0.15公里。这些误差相加就是该系统的测距点误差，即0.3+0.1+0.15=0.55公里（最坏情况）。