[發(fā)明專利]一種基于低軌衛(wèi)星星座的定位方法及定位系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210148322.5
• 申請日: 2022-02-17
• 公開（公告）號: CN114509790A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 呂強;宋博;王捷;劉雪強;李瑞凱;楊立業(yè);李陽;郭云龍;劉金全;許建輝
• 申請（專利權(quán)）人: 北京國電高科科技有限公司
• 主分類號: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37;G01S19/42;G01S19/23
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 李傳亮;梁棟

本申請公開了一種基于低軌衛(wèi)星星座的定位方法及定位系統(tǒng)，其定位方法包括：控制地面站生成并定時發(fā)射衛(wèi)星定軌信號；根據(jù)衛(wèi)星定軌信號對低軌衛(wèi)星星座中每一個低軌衛(wèi)星進行軌道和時間校準；控制所有的低軌衛(wèi)星生成并定時發(fā)射衛(wèi)星定位信號；當?shù)孛娼邮諜C接收到單個低軌衛(wèi)星的衛(wèi)星定位信號時，根據(jù)多普勒技術(shù)對衛(wèi)星定位信號進行定位解算，得到定位位置信息。低軌衛(wèi)星星座的定位方式能夠明顯降低定位系統(tǒng)的造價成本。

技術(shù)領域

本申請涉及衛(wèi)星定位技術(shù)領域，尤其是涉及一種基于低軌衛(wèi)星星座的定位方法及定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代人們熟知的定位系統(tǒng)為GPS、北斗等定位系統(tǒng)，這兩種系統(tǒng)均采用偽距定位技術(shù)。從原理上講，地面的接收機首先通過接收衛(wèi)星的導航報文獲取衛(wèi)星的精確軌道，同時接收多顆衛(wèi)星帶偽碼信息的載波，可以得到接收機和衛(wèi)星之間的偽距離（由于地面和星上存在鐘差），然后可以算出接收機的位置，這兩種系統(tǒng)的定位精度可達到10米級精度。

但是，采用偽距定位技術(shù)的衛(wèi)星的建造成本高，衛(wèi)星之間要嚴格時鐘同步，1微秒(us)的鐘差就會導致300000000*10^-6=300米的定位誤差，所以衛(wèi)星上裝有昂貴的高精度時鐘；另外，為了保證軌道的穩(wěn)定，衛(wèi)星采用中高軌，衛(wèi)星造價昂貴；并且必須同時用3顆以上衛(wèi)星定位。從而導致了衛(wèi)星在使用偽定位技術(shù)時，造價成本居高不下。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決衛(wèi)星定位系統(tǒng)在使用偽定位技術(shù)時，造價成本居高不下問題，本申請?zhí)峁┝艘环N基于低軌衛(wèi)星星座的定位方法及定位系統(tǒng)。

第一方面，本申請?zhí)峁┮环N基于低軌衛(wèi)星星座的定位方法，采用如下的技術(shù)方案：

一種基于低軌衛(wèi)星星座的定位方法，應用于基于低軌衛(wèi)星星座的定位系統(tǒng)，所述定位系統(tǒng)包括地面站、低軌衛(wèi)星星座及地面接收機，所述低軌衛(wèi)星星座包括多個低軌衛(wèi)星，定位方法包括：

控制所述地面站生成并定時發(fā)射衛(wèi)星定軌信號；

低軌衛(wèi)星根據(jù)所述衛(wèi)星定軌信號對所述低軌衛(wèi)星星座中每一個低軌衛(wèi)星進行軌道校準；

控制所有的低軌衛(wèi)星生成并定時發(fā)射衛(wèi)星定位信號；

當所述地面接收機接收到單個低軌衛(wèi)星的衛(wèi)星定位信號時，根據(jù)多普勒技術(shù)對所述衛(wèi)星定位信號進行定位解算，得到定位位置信息。

通過采用上述技術(shù)方案，由于地面站能夠?qū)崿F(xiàn)對每一個低軌衛(wèi)星的軌道和時間校準，避免了衛(wèi)星上安裝高精度時鐘源；由于低軌衛(wèi)星星座中低軌衛(wèi)星的軌道低，所以移動速度快，多普勒效應大，只需要根據(jù)多普勒技術(shù)對單個低軌衛(wèi)星的衛(wèi)星定位信號進行定位解算，就能實現(xiàn)定位，相比于3個衛(wèi)星定位，減少了定位所需的衛(wèi)星數(shù)量；低軌衛(wèi)星的造價相比于高軌衛(wèi)星的造價明顯減低。因此，利用低軌衛(wèi)星星座能夠明顯降低造定位系統(tǒng)的造價成本。

可選的，所述低軌衛(wèi)星星座具有36個低軌衛(wèi)星，所有低軌衛(wèi)星的地傾角均為45度，所有低軌衛(wèi)星均分分布于同一高度的地球低軌軌道上。

可選的，所述控制所述地面站生成并發(fā)射衛(wèi)星定軌信號，包括：

獲取所述低軌衛(wèi)星星座的衛(wèi)星數(shù)量及地傾角值；

根據(jù)所述衛(wèi)星數(shù)量及所述地傾角值，計算得到每個低軌衛(wèi)星經(jīng)過所述地面站上方的過境時刻；

控制所述地面站在所述過境時刻內(nèi)生成并發(fā)射衛(wèi)星定軌信號。

可選的，所述定位方法還包括：

控制所述地面站在所述過境時刻內(nèi)生成并定時發(fā)射衛(wèi)星定軌信號，所述衛(wèi)星定軌信號用于校準每一個低軌衛(wèi)星的時間，并校準每一個低軌衛(wèi)星的頻率。

可選的，所述控制所有的低軌衛(wèi)星生成并定時發(fā)射衛(wèi)星定位信號，包括：

預先配置衛(wèi)星定位信號的發(fā)射間隔時長及信號格式，所述信號格式包括所述衛(wèi)星定位信號的信號組成、信號時長及信號帶寬；

根據(jù)所述信號格式生成衛(wèi)星定位信號；

根據(jù)所述發(fā)射間隔時長定時發(fā)射所述衛(wèi)星定位信號。