[發明專利]基于星基增強服務的無依托式低軌導航增強系統與方法

在審

• 申請號: 202110015952.0
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112817023A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 蒙艷松;邊朗;周泉;王瑛;嚴濤;田野;李天
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01S19/44
• 分類號: G01S19/44;G01S19/25
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

1.一種基于星基增強服務的無依托式低軌導航增強系統，其特征在于，包含GNSS導航衛星、GNSS星基增強衛星、低軌導航增強衛星和地面接收終端；

GNSS導航衛星在星載原子鐘的控制下生成測距碼和導航電文，測距碼和導航電文加載于載波，并向低軌衛星和地面終端進行連續播發，提供GNSS定位測速與授時服務；

GNSS星基增強衛星是GEO衛星或者MEO衛星，向低軌衛星和地面終端播發GNSS導航衛星的各類改正信息，改正信息至少包含實時軌道改正信息和實時鐘差改正信息；

低軌導航增強衛星在軌實時接收與解析GNSS導航衛星的公開服務信號和GNSS星基增強衛星的增強信號，生成GNSS導航電文、星載GNSS觀測值和GNSS實時改正信息；低軌導航增強衛星利用獲取的GNSS導航電文、星載GNSS觀測值、GNSS實時改正信息進行星上自主定軌與時間同步，生成低軌衛星精密軌道信息和精密鐘差信息，其中，星載GNSS觀測值包括偽距觀測值、載波觀測值和多普勒觀測值；當GNSS載波相位觀測值或者GNSS實時改正信息不可用時，利用GNSS偽距觀測值和多普勒觀測值生成導航解的軌道信息和鐘差信息；

低軌導航增強衛星利用解算得到的低軌導航增強衛星的位置信息和鐘差信息，自主生成高精度導航電文和導航增強信號，并根據低軌導航增強衛星位置和鐘差的解的形式給出低軌衛星的可用性、可靠性和精度標記信息；

低軌導航增強衛星將生成的低軌導航增強衛星導航電文和導航增強信號向地面終端連續播發；

地面接收終端接收并解析GNSS導航衛星的公開服務信號、GNSS星基增強衛星的增強信號以及低軌衛星的導航增強信號，生成GNSS導航電文、GNSS觀測值、GNSS改正信息、低軌導航增強衛星導航電文和低軌導航增強衛星觀測值；利用獲取的GNSS導航電文、GNSS觀測值、GNSS精密改正信息、低軌導航增強衛星導航電文和低軌導航增強衛星觀測值，進行定位解算。

2.根據權利要求1所述的一種基于星基增強服務的無依托式低軌導航增強系統，其特征在于，GNSS導航衛星至少包含中國北斗系統、美國GPS系統、俄羅斯GLONASS系統、歐盟GALILEO系統的一個或多個。

3.根據權利要求2所述的一種基于星基增強服務的無依托式低軌導航增強系統，其特征在于，改正信息可以進一步包含碼偏差信息、實時電離層信息和實時對流層信息。

4.使用如權利要求1～3任一所述無依托式低軌導航增強系統的基于星基增強服務的無依托式低軌導航增強方法，其特征在于，包括步驟如下：

(1)低軌導航增強衛星接收GNSS星基增強衛星播發的GNSS星基增強改正信息，并利用接收的GNSS導航衛星的導航電文進行GNSS導航衛星軌道和鐘差恢復，生成GNSS導航衛星軌道和鐘差；

(2)利用低軌導航增強衛星的實時GNSS觀測數據，GNSS觀測數據包括GNSS偽距觀測值、載波相位觀測值和多普勒觀測值，使用觀測值組合和電離層變化率，并結合自適應閾值模型來實時進行觀測數據的粗差剔除和周跳探測；

(3)使用步驟(1)得到的GNSS導航衛星軌道和鐘差、步驟(2)得到的GNSS觀測數據，采用擴展卡爾曼濾波算法實時解算低軌導航增強衛星厘米級的衛星位置、速度、鐘差和鐘速；

如果步驟(1)獲取的GNSS導航衛星軌道和鐘差信息不可用或者步驟(2)獲取的低軌導航增強衛星GNSS載波相位觀測值存在異常，則僅使用GNSS偽距觀測值和多普勒觀測值，采用擴展卡爾曼濾波方法或最小二乘遞推方法解算生成亞米級精度的導航解衛星位置、速度、鐘差和鐘速；

(4)根據低軌導航增強衛星位置和鐘差的解的形式，對低軌導航增強衛星的可用性、可靠性和精度進行標記；

(5)利用解算得到的低軌導航增強衛星位置、鐘差數據，采用20參數低軌衛星導航電文軌道模型和4參數的導航電文鐘差模型，通過最小二乘估計自主生成低軌導航增強衛星導航電文并實時連續播發給地面終端。