[發明專利]一種基于北斗短報文的低軌衛星實時精密定軌方法及系統

在審

• 申請號: 202011163369.6
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112415550A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 李文文;李敏;鄭佳偉;方榮新;趙齊樂
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S19/41
• 分類號: G01S19/41;G01S19/07;G01S19/08;G01S19/25;G01S19/29;H04W4/14;H04B7/185
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡琦旖

本發明屬于通信及定位技術領域，公開了一種基于北斗短報文的低軌衛星實時精密定軌方法及系統，地面監測站通過采集衛星導航系統的基本導航定位信息獲得地面監測站基本導航定位信息并發送到地面主控站；地面主控站根據自身的物理位置信息和地面監測站基本導航定位信息生成衛星導航系統差分改正信息，并發送到上行注入站；上行注入站將衛星導航系統差分改正信息發送到北斗三號衛星；北斗三號衛星利用短報文通信功能，廣播播發衛星導航系統差分改正信息；低軌衛星接收到衛星導航系統差分改正信息后，聯合低軌衛星的星載接收機接收到的低軌衛星基本導航定位信息，進行實時精密定軌。本發明具有不依賴外部通信鏈路，完全自主，安全性和性價比高的優勢。

技術領域

本發明涉及通信及定位技術領域，尤其涉及一種基于北斗短報文的低軌衛星實時精密定軌方法及系統。

背景技術

在過去的幾十年里，低軌衛星及其星座作為高精度對地觀測系統的傳感器搭載平臺，已廣泛應用于資源遙感、大氣探測、海洋開發、軍事偵察等領域，在科學研究、經濟建設、社會發展及國家安全中具有不可替代的作用。近年來，伴隨著全球通訊、科學研究等需求的急劇增加，眾多低軌星座計劃如雨后春筍般出現，例如美國的Oneweb、銥星(Iridium)、SpaceX，中國的鴻雁、虹云和CentiSpace，韓國的Samsung等。因此，研究全球范圍內低軌衛星實時精密定軌十分必要。

星載GNSS技術，因具有提高空間任務的自主性，降低地面操作的成本，減輕地面設備負擔等優勢，已經發展為低軌衛星精密定軌的主流手段。然而，基于GNSS基本導航服務產品的星載GNSS定軌通常只能達到米級精度，尚無法滿足海洋測高、大氣掩星反演等實時數據處理需求。為了提高星載GNSS實時定軌精度，通常需采用外部通信的方式提供實時的GNSS精密軌道鐘差產品。

為實現精密產品的實時發播，現有實時系統常采用諸如移動網絡、無線電臺和通信衛星等通信方式。然而，移動網絡和無線電臺受到基站分布的限制，一般部署在人口稠密地區，在人煙稀少地區或者無人區，基站覆蓋不到位，不僅作用距離有限，而且易受惡劣天氣的影響。通信衛星雖然能保證大范圍全天候實時通信，但是通信費用過于昂貴。同時，這些通信鏈路極易遭受敵對勢力的干擾，不能完全保證通信的安全性。

發明內容

本發明通過提供一種基于北斗短報文的低軌衛星實時精密定軌方法及系統，解決了現有技術中GNSS系統基本導航服務精度有限，通信鏈路的覆蓋范圍小、造價昂貴、安全性較差的問題。

本發明提供一種基于北斗短報文的低軌衛星實時精密定軌方法，為低軌衛星配置星載接收機，包括以下步驟：

S11、地面監測站通過采集衛星導航系統的基本導航定位信息獲得地面監測站基本導航定位信息，并將所述地面監測站基本導航定位信息發送到地面主控站；

S12、所述地面主控站根據自身的物理位置信息和所述地面監測站基本導航定位信息生成衛星導航系統差分改正信息，并將所述衛星導航系統差分改正信息發送到上行注入站；

S13、所述上行注入站將所述衛星導航系統差分改正信息發送到北斗三號衛星；

S14、所述北斗三號衛星利用短報文通信功能，廣播播發所述衛星導航系統差分改正信息；

S15、低軌衛星接收到所述衛星導航系統差分改正信息后，聯合所述低軌衛星的星載接收機接收到的低軌衛星基本導航定位信息，進行實時精密定軌。

優選的，所述步驟S12包括以下子步驟：

S121、所述地面主控站根據自身的物理位置信息和所述地面監測站基本導航定位信息生成衛星導航系統精密軌道、鐘差產品；

S122、所述地面主控站根據所述衛星導航系統精密軌道、鐘差產品和所述地面監測站基本導航定位信息中的衛星導航系統廣播星歷計算生成所述衛星導航系統差分改正信息，并將所述衛星導航系統差分改正信息發送到所述上行注入站。