[發明專利]用于增強系統的衛星有效載荷

在審

• 申請號: 201210270263.5
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102914778A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: C·佩洛特
• 申請（專利權）人: 泰勒斯公司
• 主分類號: G01S19/03
• 分類號: G01S19/03
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;周蕾

技術領域

本發明涉及增強系統領域，其用于增強衛星導航系統的完整性、精確度和魯棒性。

本發明更具體地涉及多個導航地面站和衛星之間的專用于傳輸增強數據的上行鏈路。顯然，本發明的主題是對于這種衛星半透明的數字導航有效載荷。

背景技術

下文中，將采用該領域中公知的下述首字母縮寫詞。通常衛星導航定位系統是指GNSS系統（全球導航衛星系統，Global?Navigation?Satellite?Systems）。性能增強系統叫作SBAS系統（基于衛星的增強系統，Satellite?Based?Augmentation?Systems）。適于將增強數據傳輸到衛星的地面站叫作NLES站（導航地面站，Navigation?Land?Earth?Stations）。適于接收包括增強數據的衛星信號并測量這些信號的地面站通常叫作RIMS站（測距及綜合監測站，Ranging&Integrity?Monitoring?Stations）。

已知的SBAS增強系統可以將校正實時發送到GNSS接收機，特別是為了增加執行的地理定位的精確度。SBAS增強系統也可以廣播用于提高該系統提供的服務的完整性的信息。一般地，這些系統產生并廣播的校正和其他信息叫作增強數據，并在導航信號中直接以增強消息的形式傳輸。

為了產生并廣播這些數據，SBAS系統通常由RIMS地面站、處理中心和NLES地面站組成，其中，RIMS持續測量由導航衛星傳輸的GNSS信號，處理中心接收這些測量并產生增強消息，NLES地面站經由GNSS導航信號將這些消息傳輸到SBAS增強衛星，SBAS增強衛星充當將接收到的信號再傳輸到GNSS接收機的中繼。在這種系統中，SBAS衛星的有效載荷被認為是透明的，其意味著，不在衛星上執行導致用戶接收到的信號的內容修改的處理。

這種系統的局限在于它們提供的操作的有用性和連續性是僅僅由系統的額外復雜性的成本，特別是通過一些設備項目的冗余來保證的。

因為SBAS衛星的有效載荷是透明型的，所以不允許同時存取其資源。因此，由于SBAS衛星僅能夠以額定功率接收并再傳輸由叫作主站或額定站的單一NLES站傳輸的信號，在額定NLES地面站和冗余備用NLES站之間執行熱冗余是不可能的。

關于至少兩個NLES地面站可以同時在SBAS衛星的上行鏈路信道上傳輸信號的系統，采用熱冗余表達。形成對比，當至少兩個站可用于將導航信號傳輸到SBAS衛星，但是他們不同時傳輸時，采用術語冷冗余。冷冗余的原理應用到已知的SBAS系統。當檢測到額定NLES站故障時，為了切換站并繼續服務，啟動不是默認激活的備用NLES站。啟動備用站需要的時間導致損失連續性和相因而生的服務中斷，其中該時間可能超過一分鐘。該中斷時間是由于對于再建立該鏈路所必要的下述處理操作而生的：檢測故障，切換到冗余NLES站，穩定站伺服控制循環，獲得需要的完整性級別。

與SBAS衛星的透明方面相關的另一個問題涉及該衛星接收的導航消息的完整性。已知的解決辦法是在NLES地面站中對信號執行完整性檢查。通過將上行鏈路信道上傳輸的導航信號與下行鏈路信道上由SBAS衛星傳輸的信號進行比較來執行該檢查，其中檢查由NLES站獲得。

在地面上對導航信號可能的不規則性或誤表示進行檢測，并導致廣播非瞬間的特定警報消息或停止來自于NLES站的傳輸。除了通過來自于地面的遠程控制鏈路切斷有效載荷，沒有可能的方式來避免廣播SBAS自身上的誤表示的信號。這種操作可以導致損失GNSS接收機的可用性，GNSS接收機不得不等待衛星傳輸新的有效信號。

第三個問題在于：傳輸由NLES站傳輸的導航信號時，使用多個頻帶。例如，GPS系統可以使用L帶中的三個子頻帶，即用于各種用途的L1、L2、L5帶。相似地，歐洲伽利略系統使用四個子頻帶。而且，系統的日常維護可能需要傳輸測試信道。

按照慣例，根據FDMA型頻率計劃并以單極化在NLES站和衛星之間的上行鏈路上傳輸信號，即每個信號在其對應的頻帶（L1、L2、L5等）中傳輸。因此，信道的多樣性導致相當大的頻譜占用，并導致增加地面站和有效載荷的復雜性。