基于有源定标器的高度计在轨定标数据处理方法

• 作 者: 万珺之 郭伟 赵飞 王彩云
• 机 构: 中国科学院空间科学与应用研究中心 中国科学院微波遥感技术重点实验室 北京100190;中国科学院大学 北京100049
• 出 处: 第三届微波遥感技术研讨会
• 发表日期: 2012年8期
• 关键词: 高度计 在轨定标 时钟偏差 系统延时 跟踪

　　高度计在轨定标阶段，通过有源定标器与高度计进行星地间信号收发所获得的数据，需经过后期处理得到最终待求的高度计海面跟踪高度偏差。此外，在轨定标阶段还需对高度计自身系统固定延迟、时钟频率等各项参数进行检测，与设计参数进行对比以检验其性能，并在必要时加以校正。后期信号处理也将完成以上工作。由于多种原因，高度计系统时钟真实频率与设计频率间存在偏差。该时钟频率偏差将贡献高度计测量结果偏差。定标器时钟设计频率与高度计时钟设计频率相同，有源定标器真实时钟频率经标定后，通过处理有源定标器收到的星上数据和星上收到的有源定标器应答数据，能够测量高度计时钟真实频率与设计时钟频率之差，并计算高度计时钟偏差对测量偏差的贡献。在轨定标阶段，包含天线在内的高度计系统延迟需进行标定。根据星上获得的定标器应答信号，可获得高度计对定标器距离的测量结果。根据差分GPS确定的定标器天线相位中心坐标和精密定轨给定的卫星质心坐标，可计算高度计天线相位中心距定标器天线相位中心的距离。以此距离为参考距离，可计算出高度计测量距离与参考距离之差。该值包含有源定标器系统延时、高度计系统延时和大气传输延时三部分。定标器系统延时已精确标定，大气延时中，干空气路径延时已知，有源定标器使用Ku和C波段进行双频星地收发校正电离层路径延时。获得湿空气路径延时数据后即可确定高度计系统延时。在高度计跟踪海面过程中，有源定标器同时接收高度计发射脉冲并进行应答，使得高度计接收窗口同时存在海面的面目标响应和定标器的点目标响应。对定标器点目标响应所在的跟踪门进行拟合，可获得高度计在跟踪状态下与有源定标器的最短距离。通过对海面回波的处理，可得到高度计测量结果中海面与定标器天线相位中心之间的相对距离。精确测定海面与定标器天线相位中心的相对距离，并与高度计测量结果进行比对，即可获得高度计海面跟踪高度偏差。在轨定标实验数据处理结果表明，高度计系统延迟在单次实验的测量标准差不大于4厘米，待积累较多实验数据处理后可望进一步提高测量结果的精度。在陆地进行的高度计跟踪高度定标实验初步验证了处理算法的可行性，但尚需在近海岛屿进行实验以确保数据质量满足定量计算的要求。