The invention discloses a low orbit satellite navigation positioning system backup Doppler solution method, the Doppler method is a regional positioning grid can be applied to any number of visible stars under the condition of rough positioning and Newton iterative search method combined solution method. The invention mainly includes three aspects as follows: first, through the choice of flexible positioning solution measurements makes this method suitable for a variety of visible satellite observation conditions; two, by determining the initial position of regional grid search method to achieve the Newton iterative positioning calculation method; three, the Newton Doppler iterative least squares solution method through the calculation, and the removal of outliers after multi epoch positioning solution smoothing method to further improve the positioning accuracy. The invention can realize large area range high-precision Doppler positioning calculation under the condition of a plurality of different visible satellites, and has low calculation amount and high positioning precision.
【技术实现步骤摘要】
低轨卫星备份导航系统多普勒定位解算方法
本专利技术涉及低轨卫星备份导航系统多普勒定位解算方法,尤其涉及可适用于任意可见星数目的大区域网格搜索粗定位与牛顿最小二乘迭代计算相结合的多普勒定位解算方法。
技术介绍
GNSS导航系统在复杂的电磁干扰环境下大量的低成本、未加特殊抗干扰措施的导航终端将无法工作,在南北两极地区,由于GNSS系统星座采用低倾角设计方案,导致覆盖性大幅度降低。因此构建GNSS备份无线电导航系统是提升GNSS导航系统可用性的重要途径。低轨卫星具有覆盖区域广、可全天候工作、可观测性较好等特点,微纳卫星、快速响应卫星还具备建设周期短、成本低廉等优势,因此,低轨卫星及快响卫星等微小卫星平台非常适合作为导航源为地面用户提供独立于GNSS的导航定位服务。GNSS导航系统用户通过观测至少4颗GNSS卫星信号的伪距信息进行定位解算。但是该方法应用于低轨卫星导航系统存在两个问题,一是由于受到低轨卫星数量限制,大部分区域内的地面用户无法同时观测到4颗及以上的低轨卫星;二是采用伪距定位解算的前提条件是多颗卫星必须要实现严格的时间同步,将极大增加系统的建设复杂度。而低轨卫星由于运动速度很快,具有较好的多普勒观测性,因此利用多普勒观测信息进行定位解算是低轨卫星导航系统的首选。近日,美国铱星通信公司宣布其研制的卫星授时与定位(STL)系统已经具备作为GPS备份或是GPS补充的能力。该系统通过66颗低轨卫星及多普勒定位体制为用户提供比GPS更不易受攻击的导航服务,但是并未给出具体的定位解算方法。2011年1月,MarkS.Asher等人在国际会议中发表的文章提出采用单颗 ...
【技术保护点】
低轨卫星备份导航系统多普勒定位解算方法,该方法利用一颗或多颗低轨导航卫星的多普勒观测信息及实时星历信息实现地面静态或低动态用户定位解算,其特征在于包括以下步骤:步骤1:依据不同的用户可见卫星数量获取定位解算所需的同一时刻或不同时刻的卫星三维位置、三维速度和多普勒频率观测量;步骤2:依据卫星三维位置、三维速度和多普勒频率观测量计算多普勒定位残差值,并进行大区域网格搜索,实现用户粗定位;步骤3:将粗定位结果作为迭代初值,利用牛顿最小二乘迭代多普勒定位解算方法进行多组历元定位结果的精确计算;步骤4:对多组历元定位精确计算结果去除野值并进行平滑,得到精确的定位解算结果。
【技术特征摘要】
1.低轨卫星备份导航系统多普勒定位解算方法,该方法利用一颗或多颗低轨导航卫星的多普勒观测信息及实时星历信息实现地面静态或低动态用户定位解算,其特征在于包括以下步骤:步骤1:依据不同的用户可见卫星数量获取定位解算所需的同一时刻或不同时刻的卫星三维位置、三维速度和多普勒频率观测量;步骤2:依据卫星三维位置、三维速度和多普勒频率观测量计算多普勒定位残差值,并进行大区域网格搜索,实现用户粗定位;步骤3:将粗定位结果作为迭代初值,利用牛顿最小二乘迭代多普勒定位解算方法进行多组历元定位结果的精确计算;步骤4:对多组历元定位精确计算结果去除野值并进行平滑,得到精确的定位解算结果。2.根据权利要求1所述的低轨卫星备份导航系统多普勒定位解算方法,其特征在于,步骤1具体为:如果用户可见低轨卫星数量大于或等于3,则将每颗低轨卫星当前时刻的单历元卫星三维位置、三维速度和多普勒频率作为本次定位解算观测量;如果用户可见低轨卫星数量等于2,则将每颗低轨卫星当前时刻及当前时刻前Δt时刻的双历元卫星三维位置、三维速度和多普勒频率作为本次定位解算观测量,如果用户可见低轨卫星数量等于1,则将该颗低轨卫星当前时刻、当前时刻前Δt时刻以及当前时刻前2Δt时刻的三历元卫星三维位置、三维速度和多普勒频率作为本次定位解算观测量,其中Δt为用户对某颗低轨卫星的连续观测时间。3.根据权利要求1所述的低轨卫星备份导航系统多普勒定位解算方法,其特征在于,步骤2包括以下步骤:(201)将低轨卫星备份导航系统的服务范围按照经纬度划分为等间距的网格;(202)将每个网格点的经度、纬度和高度坐标转化为地心地固坐标,根据卫星三维位置、三维速度和多普勒频率计算每个网格点的多普勒定位残差值Y;多普勒定位残差值Y的计算公式为:其中,[x(j),y(j),z(j)]T为第m个观测时刻下第j颗低轨卫星的三维位置坐标,m=1~3,j=1~n,n≥3;[xk,yk,zk]T为第k个网格点的地心地固坐标,[Vxj,Vyj,Vzj]T为第m个观测时刻下第j颗低轨卫星的三维速度,f0为低轨卫星信号的载波频...
【专利技术属性】
技术研发人员:邓志鑫,范广伟,何成龙,
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第五十四研究所,
类型:发明
国别省市:河北,13
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