[實用新型]基于低軌衛(wèi)星星座和C波段信號的新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720769647.X
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN207114769U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 馬天翊;陸明泉;崔曉偉;姚錚;李洪;趙思浩
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42;G01S19/29
• 代理公司: 北京海智友知識產權代理事務所(普通合伙)11455
• 代理人: 施蕾,方珉

技術領域

本申請涉及基于低軌衛(wèi)星星座和C波段信號的新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

背景技術

時間和空間信息是推動軍事變革、經(jīng)濟發(fā)展和科技進步最基本的信息資源，而定位、導航與授時(PNT)是時間和空間信息最主要、最有效的應用，在國家安全、經(jīng)濟社會發(fā)展以及科學研究中起著不可或缺的重要作用。

以美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐洲Galileo和中國BDS為代表的全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)能夠在統(tǒng)一的時空框架下為全球范圍的各類用戶提供全天候、全天時的PNT服務，已經(jīng)成為全球性的關鍵信息基礎設施，得到了廣泛和深入的應用，顯示出了巨大的軍事、經(jīng)濟和社會價值，從某種意義上來說GNSS的應用已經(jīng)徹底改變了人類軍事斗爭、生產活動和日常生活的方式，世界軍民用戶對GNSS逐步形成了很大依賴性。例如能源、交通、電訊、金融等國家和行業(yè)重要基礎設施的可靠、安全運行，都依賴于精準的時空信息；互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算的崛起也與時空信息密不可分；甚至在軍事方面，成為增強武器效能，維護國家安全的命脈。

然而，由GNSS技術體制決定，GNSS信號存在固有的局限性和脆弱性，主要體現(xiàn)在以下方面：1)服務范圍有限。衛(wèi)星導航在室內、高山峽谷和密集城區(qū)等存在物理遮擋的環(huán)境以及南北兩極無法提供高精度、高可靠的PNT服務；2)安全性有限。GNSS信號對電磁干擾十分敏感，在存在無意或有意干擾、欺騙等復雜電磁環(huán)境下無法提供安全、可信的PNT服務；3)完好性及可用性能力有限。由于定位精度、衛(wèi)星幾何分布、易受干擾等因素，難以滿足以飛行器自主著艦、著陸等航空應用為代表的生命安全服務對高完好性和可用性的需求。

因此，提供一種服務范圍更廣、可用性更強的衛(wèi)星導航系統(tǒng)將是未來的發(fā)展趨勢。

實用新型內容

本申請的目的是提供一種新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其服務范圍更廣、可用性更強。

本申請?zhí)峁┝艘环N基于低軌衛(wèi)星星座和C波段信號的新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)，所述新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)包括低軌衛(wèi)星星座和用戶接收機，其特征在于，所述低軌衛(wèi)星星座基于C波段向所述用戶接收機提供C波段導航信號；以及所述用戶接收機根據(jù)由所述低軌衛(wèi)星星座提供的所述C波段導航信號進行定位導航。

根據(jù)一種實施方式，本申請還提供了一種新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其特征在于，所述低軌衛(wèi)星星座包括分布在多個軌道面的多顆低軌衛(wèi)星，所述多顆低軌衛(wèi)星通過C波段調制生成所述C波段導航信號并播發(fā)所述C波段導航信號；以及所述用戶接收機接收所述C波段導航信號，并根據(jù)所述C波段導航信號，通過捕獲跟蹤和解算進行定位導航。

根據(jù)一種實施方式，本申請還提供了一種新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其特征在于，所述C波段導航信號調制于C波段的導航頻段。

根據(jù)一種實施方式，本申請還提供了一種新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其特征在于，所述C波段導航信號調制于C波段的5010MHz-5030MHz頻段之內。

根據(jù)一種實施方式，本申請還提供了一種新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其特征在于，所述低軌衛(wèi)星星座的多顆低軌衛(wèi)星通過星間鏈路進行星間信息傳遞，以及進行星間時間及頻率同步。

根據(jù)一種實施方式，本申請還提供了一種新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其特征在于，所述低軌衛(wèi)星星座的多顆低軌衛(wèi)星中的每一顆衛(wèi)星包括為該衛(wèi)星提供時間和頻率基準的高穩(wěn)頻率源。

根據(jù)一種實施方式，本申請還提供了一種新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其特征在于，所述低軌衛(wèi)星星座的多顆低軌衛(wèi)星中的至少一顆衛(wèi)星包括星上原子鐘，所述包括星上原子鐘的至少一顆衛(wèi)星通過星間鏈路為其他衛(wèi)星提供高精度時間和頻率校準。

根據(jù)一種實施方式，本申請還提供了一種新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其特征在于，所述新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)還包括地面支持系統(tǒng)，所述地面支持系統(tǒng)對所述低軌衛(wèi)星星座進行實時監(jiān)測與控制，并向所述低軌衛(wèi)星星座提供生成C波段導航信號所需的上行注入信息。

根據(jù)一種實施方式，本申請還提供了一種新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶接收機包括C波段天線、C波段射頻單元、和基帶處理單元，其中，所述C波段天線接收所述C波段導航信號；所述C波段射頻單元將接收到的所述C波段導航信號下變頻為基帶信號；以及所述基帶處理單元對基帶信號通過捕獲跟蹤和解算進行定位導航。

根據(jù)一種實施方式，本申請還提供了一種新型衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其特征在于，所述多顆低軌衛(wèi)星播發(fā)的C波段導航信號包括帶有時間和位置信息的偽隨機直接序列擴頻信號，所述用戶接收機通過測量直接序列擴頻信號的傳輸相位延遲獲得用戶相對衛(wèi)星的偽距并解調衛(wèi)星軌道參數(shù)，并且所述用戶接收機的基帶處理單元根據(jù)所獲得的偽距和軌道參數(shù)計算所述用戶接收機的位置。