一种基于温度补偿的系统时延误差校正方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种系统时延误差校正方法，特别是特别涉及一种星载产品在大范围 工作温度变化条件下系统时延测量要求较高的校正方法，通过在产品硬件上增加温度遥测 采集作为校正输入量校正精密测距产品由于温度变化引起的测距系统误差，达到星载导航 接收机工程化的目的，属于精密测距领域。
【背景技术】
[0002] 星间精密测距产品作为精密测距系统的核心单机，接收扩频测距信号进行伪距的 精密测量，为了保证精密测距系统的精度，伪距的系统时延变化要求小于〇. 5ns。卫星在轨 运行的整个生命周期内，星间精密测距产品的环境温度会不断发生变化。环境温度的变化 会导致星间精密测距产品测距系统的零值时延发生改变，进而直接影响到测距的系统误差 (经测试，_25°C~+60°C范围内变化大于Ins)，该误差对于高精度测距系统是不可接受，因 此为消除环境温度变化对测距误差的影响，需要采取一种时延误差校正方法解决该问题。 [0003] 目前未在公开的文献上查询到关于温度下时延变化的处理方法。
[0004] 国内外对于时延随环境变化的控制方法主要有以下几种：
[0005] 《双向时间同步系统的设备时延校准技术研究》，李星、耿淑敏、李垣陵，中国空间 科学，2011年8月中通过通过在测量系统中增加用于测量发射/接收通道时延变化的系统 测量回路，将测量结果用于校正由于环境变化引起的系统测量误差，该方法的主要缺点是 为了校正由于环境、老化等因素引起的时延变化增加了测量时延变化系统测量回路，整个 系统的设计硬件、软件资源额外增加。
[0006] 《影响卫星导航系统测距设备时延特性的因素浅析》，高帅、宫磊、董继峰，第五届 中国卫星导航学术年会论文集，2014年5月中的测距系统设备中选取温度时延随温度变化 较小惰性器件，同时对环境影响系统时延较大设备温控。
[0007] 产品设计中对测距系统有源设备选取温度时延随温度变化较小惰性器件，此外在 建立测量系统中时延随温度变化较大的设备进行温度控制，对裸露在外部无法进行温控设 备（无源设备）选择时延随温度变化系数较小的设备，该方法的主要缺点对系统中时延随 温度变化较大设备需要采取专用的温控措施，对裸露在外部无法进行温控设备在产品设计 时需要对产品的器件温度特性进行筛选，约束了产品的器件选型范围，增加了产品的设计 复杂难度。
【发明内容】
[0008] 本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于温度补偿的系 统时延误差校正方法，通过在产品硬件上增加温度遥测采集作为校正输入量有效的解决了 精密测距产品由于温度变化引起的测距系统误差，此外，本发明中的校正方法简单可靠，整 体资源占用量较少。
[0009] 本发明的技术解决方案是：一种基于温度补偿的系统时延误差校正方法，步骤如 下：
[0010] (1)对待校正产品进行单向伪距值测量R1, i = 1，2,. . .，M，并选取待校正产品的 一处温度测量点采集该产品的遥测温度h，i = 1，2, ...，M ;
[0011] (2)建立遥测温度^与拟合得到的伪距值的η阶多项式回归模型，具体由公式：
[0012] Fi = a n (tft。）n+an I (tft。）η \ · · +a2 (tft。）2+a! (tft。）^a0
[0013] 给出，式中，an，an i，…，a。为n阶多项式回归模型的拟合系数，t 温度遥测量， t。为预先给定的基准温度，F 拟合得到的伪距值；
[0014] (3)从预先给定的η的取值范围中选取η的最小值，计算η阶多项式回归模型的拟 合系数a n，anl，…，a。，具体由公式：
[0015] a = A/b
[0016] 给出，其中，A为（n+1) X (n+1)的矩阵，由公式：
[0017]
[0018] 给出；a为（n+1) Xl的矩阵，由公式：
[0019] a = [an, an 1; . . . , a1; a0]
[0020] 给出；
[0021] b为（n+1) Xl的矩阵，由公式：
[0022]
[0023] 给出，其中R1为温度遥测量t #寸对应的原始测距值；
[0024] (4)利用步骤⑶中确定的η阶多项式回归模型的拟合系数an，an i，…，a。，计算 η阶多项式回归模型的拟合残差，η阶多项式回归模型的拟合残差平方和Sr ;
[0025] (5)利用步骤⑷中计算得到的η阶多项式回归模型的拟合残差，计算步骤⑶中 确定的η阶多项式回归模型的拟合系数a n，an i，…，a。的精度δ ;
[0026] (6)若步骤（5)中计算的精度δ小于等于预设的精度要求，则进入步骤（7)，否 贝1J，将η的取值加1，返回步骤（3)，直到选取满足预设精度要求的拟合阶数η ;
[0027] (7)计算遥测温度&对应的原始测距值补偿量R bl;
[0028] (8)利用步骤（7)中的原始测距值补偿量Rbl对原始测距值进行补偿，具体由公 式：
[0029] Rpi= R bi+Ri> i = I, 2, . . . , M
[0030] 给出。
[0031] 所述步骤（4)中η阶多项式回归模型的拟合残差平方和Sr具体由公式：
[0032]
[0033] 给出，其中R1为温度遥测量t #寸对应的原始测距值。
[0034] 所述步骤（5)中计算步骤（3)中确定的η阶多项式回归模型的拟合系数an， a nl，…，a。的精度δ，具体由公式：
[0035] δ = (Sr/(M-(n+l)))0·5
[0036] 给出。
[0037] 所述步骤（7)中计算遥测温度&对应的原始测距值补偿量R bl，具体由公式：
[0038] Rbi = - (a η (?「?0) n+an ! (?「?0)n、· · +a2 (t「t0) 2+a! (?「?0)》，i = 1，2, · · ·，M
[0039] 给出。
[0040] 本发明与现有技术相比的有益效果是：
[0041] (1)本发明提出了一种星载产品在大范围工作温度变化条件下系统时延测量要求 较高的校正方法，通过在产品硬件上增加温度遥测采集作为校正输入量，有效解决了精密 测距产品由于温度变化引起的测距系统误差的问题；
[0042] (2)本发明通过采集温度-原始测距值作为初始校正模型的输入量，采用拟合残 差作为校正模型阶数选取标准，可保证选取合理的多项式回归阶数η满足温度下时延测量 的精度需求，该校正方法简单可靠、整体资源占用量少；
[0043] (3)本发明通过评估拟合回归后残差进行多项式阶数的选取，实现了整个校正模 型精度可量化评估，阶数选取合理；
[0044] (4)本发明给出了精确的误差回归模型，通过采集的温度-原始测距值对应关系 即可实现精确校正。
【附图说明】
[0045] 图1为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行进一步的详细描述。
[0047] -种基于温度补偿的系统时延误差校正方法，其特征在于步骤如下：
[0048] (1)对待校正产品进行单向伪距值测量R1, i = 1，2, ...，Μ，并选取待校正产品的 一处温度测量点采集该产品的遥测温度t1; i = 1，2, ...，M(实际实现过程中应该采集的为 与产品环境温度相匹配的电压遥测，其遥测采集系统变化范围应适应产品实际温度范围， 遥测采集系统分辨率小于2°C );
[0049] (2)建立遥测温度^与拟合得到的伪距值的η阶多项式回归模型，具体由公式：
[0050] Fi = a n (tft。）n+an I (tft。）η、· · +a2 (tft。）2+a! (tft。）^a0
[0051] 给出，式中，an，an i，…，a。为n阶多项式回归模型的拟合系数，t 温度遥测量， t。为基准温度（t。选取测距终端工作温度范围内一点即[TMIN，Tmax]，对补偿后的测距均 值需求为R_n，则选取与R_n误