应用研究
编队小卫星星间测距技术现状研究
张磊张永萍
(装甲兵技术学院吉林长春130117)
与皮用
摘要：卫星密集端队中关注度比较高的小卫星竭队,它主要是由一系列微小型卫星组合而成。它的主要符点是可以白主导航这就要求卫星可以对星间相对状态实时进行测量，其中的一个重要环节就是呈间测距。
关键调：编队小卫量星间测距
中图分类号：TN927
文献标识码：A
文章编号:1007-9416(2014)04-0044-01
近几年来，随着电子技术，系统集成技术、微组装技术的快速发展，一种密集的卫星编队形式随即出现，即编队小卫星"。这种编队形式可以在空闻中以特定的形状灵活分布排列。同时能够使卫星闻进行相互的协作，用以来执行大卫星的功能。这些微小型卫星的主要特点是重量轻，体积小，成本低，研制周期短，技术含量高，这些特点是大型卫星所无法实现的功能(2)
编队小卫星具有比单颗大卫星更强大的优势，其用于微波合成孔径雷达，通过合成编队小卫星获得更大的孔径和地面覆盖面积。还可以把多颗微型小卫星组成正方形的星座图，实现间歇式的导航和定位。
编队小卫星最突出于传统的卫星的就是自主导航，自主导航可以不依赖地面测控卫星，单单只是依靠相互状态间的测量来确定卫星的速度、位置、姿态等状态，并且调整卫星的轨道来引导卫星飞行，顺利完成指定任务。实现卫星的自主导航，能够大大激降低航天任务的成本，减轻地面的测控站负担，能够保证卫星的存活时间，也能够使潜力得到扩展。目前来说，缩队小卫星的组网使导航技术发展的进程得到了进一步的推进。
测量卫星之间的相对距离的技术就是星间测距，其中对于编队卫星间相对距离获取应用最多的是星间精密测距技术。可知为更好
推动小卫星编队发展就要对星间测距技术进行研究。 1星问测距技术的发展
物理学家伽利略在1607年对光速进行了测量实验。虽然实验没有完全成功，但这种获取光速的设想，为后人进行时闻测量光速实验奠定了理论基础。1948年开始了电磁波测距，一种载波源以白炽灯作为信号源的测距仪被试验成功。
随着测距技术的迅猛发展，电磁波也被广泛的应用，根据测定的传播时间可以分成三种类型：相位式，脉冲式和混合式。其中测量仪直接测量发射信号在收发装置上的传插时间，通过时间计算公式，求得测量距离的方法是脉冲式。通过获取连续信号滞后相位差的方法是相位式。这种方法的优点是测量精度高。混合式则是通过测量传播时间和调制波或者调制谱波的传输滞带后相位，通过公式计算测量距离的方法，固此也被称为脉冲一相位测距。
20世纪50年代人们开始了微博测距的研究。早在1954年，南非就研究了一种可以精密的用于测量长度的微波测距仪，并把它开始应用于根据南非三角测量中。第一台应用相位式测距方法制作的微波测距仪1957年在南非发明出来。
GPS系统是美国国防部于1973年研制的全球定位系统，它向用户提供了高精度的三维位置和精确的时间信息。并能实时定位空间中的各点和测距
我国于20世纪70年开始致力于把多年理论研究应用于研发各种人造卫星。其中就包含了应用于卫星上的卫星激光测距仅。我国近年来已经可以对卫星进行精确测量轨道，并通过卫星基站为观测工作提供高精度测距数据。
捕获
时频前端A/D转换器
眼踪环
距离观测值整周模糊度求解提取测距信号
图1单程测距体制接收机框图
2星问测距技术的分类
编队小卫星随着航天技术的发展，迅递的成为航天技术发展的热点之一。目前对于卫星定位的技术(包括星间的测距技术)还处于研究的阶段。但是编队小卫星的星间测距可以通过很多不同的技术来实现。测距技术包括以下几类：(1)激光雷达跟踪与测距技术通过发射可见光激光或近红外脉冲的激光雷达，利用激光器所经历的时间通过公式计算，可以得到激光器的距离信息。国际上激光雷达技术已很成熟，美国宇航局已经研制出天基激光雷达的传感器，而国内目前还相对落后，目前还没有自主研制的星载激光测距设备可以应用到编队小卫星上，(2)红外跟踪与测距技术，通过同一目标红外辐射在大气中传播时在不同的波段上，它的对比度发生变化，而这种变化正是与传播距离有关。这就可以通过辐射强度的衰减和对比度的变化的信息来对目标进行测距。(3)微波雷达跟踪与测距技术电磁波可以通过物体反射来判断目标的距离，方位，速度等信息。对目标的智能搜索和自主测量可以通过微波雷达来实现。但由于测距精度很低，不能应用于小卫星测距。（4)可见光相机跟踪与测距技术随着无线电光通信技术的发展，可见光通信迅速发展，通过可见光束来进行传输信号。该方法有很多突出优点，第一可见光是稀有且资源丰富的资源，并且对人类安全。其次它在无电磁干扰很强的地方发射率也很高。其缺点是但是测距精度受外来因素影响较大，随着距离的增大而变低。(5)全球定位系统GPS美国研制出来的精确定位系统GPS，该系统技术比较成熟.通过卫量来进行定位，而且能够得到目标的位置等其他的相对测量信息，而且受天气影响较小，设备简单。(6)无线电测距技术无线电测距技术能够利用比相测角方法和微波测距方式进行测角和测距，是一种有源的探测技术。并且可
以测量设备的载波相位差和伪距来获得星闻距离的信息。 3星间距离测量体制
国际标准中的星间距离测量体制有以下四种：分别是相干模式测距体制，双路微波测距体制和单程测距体制。
(1)双路微波测距他采用了K/Ka频段的载波作为测距的信号，他通过多颗卫星闻协作，进行相互微波测距，然后进行谱调，把测量相位数据传送到控制站进行数据处理，通过相应公式得到测量值。同时把信号通过接收机天线进行接收信号，并进行相应处理和去噪，产生载波信号，同时把这些信号进行处理，使地面获得卫星的数据并获取信号数据。(2)单程测距体制是通过实现从发射机到达接收机的信号传插的测量延时，然后通过时间距离公式得到距离信息。因为卫星间存在不同步信号时钟，使得系统体制产生误差。如图 1所示，体现的是单程测距体制的接收机框图。3)相干模式测距体制使用多卫星间存在相干转发方式。通过1星发射信号，然后经过
当1星通过接收机接收到了测距信号就进行捕获，跟踪并获取测距信息，然后通过整周模糊度求解，就能得到全程时延2，再除以2然后
通过时间距离公式就能得到两颗卫星的距离。参考文献
[1 JGotsmann M, Steckling M, Gi11 E. Miniflex sate1ite concept for precursor and commercia1 missions[C]. ACTA ASTRONAUTICA 2001,52(91 2):985989
[2]闫野，帮晓宁.任董.利用星间测距实现卫星网自主定位.空间科学学报,2000,20(1):5460.