卫星导航通信终端、中心站、系统及导航通信方法技术方案

本发明专利技术公开了一种卫星导航通信终端、中心站、系统及导航通信方法，属于卫星导航通信领域。基于通信卫星将终端、中心站的指令导航信息帧和通信信息帧内的导航信息、通信信息综合在一起，实现导航通信一体化。本发明专利技术在基于通信卫星的导航通信系统中，通过系统工作流程的控制，具有导航和实时低信息速率通信的优势。

Satellite navigation communication terminal, central station, system and navigation communication method

The invention discloses a satellite navigation communication terminal, a central station, a system and a navigation communication method, which belongs to the field of satellite navigation and communication. Based on the communication satellite, we integrate the navigation information and communication information of the terminal, the central station's instruction and navigation information frame and the communication information frame, and achieve the integration of navigation and communication. In the navigation communication system based on communication satellite, the invention has the advantage of navigation and real-time low information rate communication through the control of the system workflow.

【技术实现步骤摘要】
卫星导航通信终端、中心站、系统及导航通信方法
本专利技术涉及卫星导航通信
，具体涉及针对卫星导航通信终端、中心站、系统及导航通信方法。
技术介绍
现有的卫星导航系统中，除北斗一代导航系统有短报文通信功能外，其它系统均不具备通信功能。转发式卫星导航系统是中科院自主研发的卫星导航定位系统，它利用现有的通信卫星作为卫星导航星座实现导航定位功能，转发式卫星导航定位系统具备导航与通信一体化的天然条件。为了满足导航测量的需要，转发式卫星导航系统使用若干颗小倾角倾斜地球同步轨道(SlightlyInclinedGeo-SynchronousOrbit,SIGSO)卫星，形成测量基准，从而改善导航系统星座分布，提高测量精度。由于SIGSO卫星的有效全向辐射功率(EffectiveIsotropicRadiatedPower，EIRP)值不高，为此，需要降低系统的Eb/N0(即单位比特信噪比，其中Eb表示信道内单位比特码的功率，N0表示噪声谱密度)值以获得较好的链路余量。系统的通信信道速率不高，采用了宽带扩频技术，获得较高的扩频增益，用频带资源弥补功率资源的不足，充分利用通信卫星上大量的转发器资本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星导航通信终端的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：建立扩频码、卫星频点、转发器和功率档资源列表；终端向外发送经第一调制后的指令导航信息帧，所述指令导航信息帧包括主叫和被叫ID号信息、包含时间参数和时间改正模型参数的时间信息、导航定位信息、终端发射频点代码、测距扩频码指令、终端气压采集信息和32位循环冗余校验数据，所述第一调制包括对所述指令导航信息帧进行第一扩频、成型滤波处理、变频放大至L/C/Ku频段或者非L/C/Ku频段的载波信号，所述第一扩频使用短扩频码；响应一外部命令，若所述外部命令含资源配置信息则向外发送过渡信息帧并完成配置以进入业务通信状态，若所述外部命令为挂机命令，则停止发...

【技术特征摘要】
1.一种卫星导航通信终端的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：建立扩频码、卫星频点、转发器和功率档资源列表；终端向外发送经第一调制后的指令导航信息帧，所述指令导航信息帧包括主叫和被叫ID号信息、包含时间参数和时间改正模型参数的时间信息、导航定位信息、终端发射频点代码、测距扩频码指令、终端气压采集信息和32位循环冗余校验数据，所述第一调制包括对所述指令导航信息帧进行第一扩频、成型滤波处理、变频放大至L/C/Ku频段或者非L/C/Ku频段的载波信号，所述第一扩频使用短扩频码；响应一外部命令，若所述外部命令含资源配置信息则向外发送过渡信息帧并完成配置以进入业务通信状态，若所述外部命令为挂机命令，则停止发射指令导航信息帧；进入业务通信状态后，向外发送经第二调制后的通信信息帧，并接收外部发出的含终端实时位置信息的通信信息帧，所述第二调制包括对所述通信信息帧进行第二扩频、成型滤波处理、变频放大至L/C/Ku频段或者非L/C/Ku频段的载波信号，所述第二扩频使用长扩频码。2.根据权利要求1所述的终端的通信方法，其特征在于，包括：所述扩频码资源列表为根据Gold扩频/测距码组数及特征，确定的终端处理器的指令与扩频码之间的对应关系列表；所述转发器资源列表为根据通信卫星转发器资源，建立的卫星转发器的代码列表；所述卫星频点资源列表为根据通信卫星频带的带宽，建立的频带频点的代码列表；所述功率档资源列表为根据要求的发射功率，建立发射功率档资源的代码列表。3.根据权利要求1所述的终端的通信方法，其特征在于，所述32位循环冗余校验生成多项式为：G(x)＝x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1；其中，x的各幂次项与二进制数相对应。4.根据权利要求1所述的终端的通信方法，其特征在于，所述指令导航信息帧采用QPSK调制为I路信号，I/Q路的功率分配采用反馈功率自动调节控制技术和数据重发机制技术，I路载波公式如下：其中，AN为扩频/测距码振幅，N(t)扩频/测距码，DN(t)为指令信息，fSN为指令信息载波频率，为指令信息载波相位。5.根据权利要求1所述的终端的通信方法，其特征在于，所述短扩频码采用Gold码，码长1023chip，码速率采用1.023MHz。6.根据权利要求1所述的终端的通信方法，其特征在于，所述配置信息包括用户码、功率档、卫星编号、转发器编号、频点编号、终端位置和终端时间修正信息。7.根据权利要求1所述的终端的通信方法，其特征在于，所述终端收到外部的配置信息后，向所述外部发送过渡信息帧；当所述终端根据配置信息完成配置后，向外部发送含自身位置信息的确认过渡信息帧，完成终端调制过程短扩频码和长扩频码的切换，并接收来自外部的过渡信息帧，完成终端解调过程短扩频码和长扩频码的切换。8.根据权利要求1所述的终端的通信方法，其特征在于，所述终端发送的所述通信信息帧包含32位循环冗余校验数据，采用QPSK调制为Q之路信号，I/Q路的功率分配采用反馈功率自动调节控制技术和数据重发机制技术，Q路载波公式如下：其中，AC为扩频/测距码振幅，C(t)扩频/测距码，DC(t)为通信信息，fSC为通信信息载波频率，为通信信息载波相位。9.根据权利要求1所述的终端的通信方法，其特征在于，所述长扩频码采用Gold码，码元长度4092chip，由两个12级m序列模二和运算产生，码速率采用10.23MHz。10.根据权利要求1所述的终端的通信方法，其特征在于，所述终端发送的所述通信信息包括语音数据、短信数据、报文数据、文件数据和/或图片数据；所述的语音数据通过声音编码器模块获得，将声音编码器模块采样、编码获得的语音数据组合成系统所需的帧类型通过UART串口发送；所述的短信数据、报文数据、文件数据和图片数据通过人机交互界面输入、USB接口通信、UART接口通信或者终端存储方式获得。11.一种卫星导航通信的终端，其特征在于，包括：存储单元，以存储扩频码、卫星频点、通信卫星转发器和功率档的资源列表；异步收发传输器，传输附有导航信息的指令导航信息帧；调制解调器，对所述指令导航信息帧进行调制，以及对外部的配置信息、业务通信信息进行解调；射频组件，用于发射经调制后的指令导航信息帧和通信信息帧；还用于接收外部配置信息帧后发送过渡信息帧，或者接收一挂机命令后停止呼叫；还用于接收外部的命令信号；处理器，根据所述外部命令信号进行处理控制：若所述外部命令含资源配置信息，则控制向外发送过渡信息帧；若所述外部命令含挂机命令，则控制停止发射附有指令导航信息帧。12.一种卫星导航通信中心站的通信方法，其特征在于：包括以下步骤：响应外部的指令导航信息帧，对指令导航信息帧来源的终端位置初解算及资源分配：接收外部的过渡信息帧；对外接收和发送通信信息帧；对通信信息帧来源的终端位置精解算。13.根据权利要求12所述的中心站的通信方法，其特征在于，所述中心站对外部的指令导航信息帧解调、解扩之后，获得原始的发送信息，其中包括导航电文、时间信息、测距码信息以及终端和中心站ID号信息，通过解算获得终端至第i颗转发式卫星的伪距ρi以及终端和中心站的ID号、业务类型等信息，中心站天线大于4面，转发式卫星大于4颗时，根据球面交汇方程可以解算出终端的初始位置坐标(x0u,y0u,z0u)以及终端时钟修正量tc，解算过程如下：式中，为终端到第i颗卫星的伪距测量值，(xi,yi,zi)为第i颗卫星位置坐标，(x0u,y0u,z0u)为终端初解算的位置坐标，c为光速，Δt1为终端钟差，Δt2为中心站钟差，(x0,y0,z0)为中心站的位置坐标，为中心站到第i颗卫星的伪距测量值，ρi为终端经转发式卫星转发到中心站的伪距测量值，ΔT为终端经过卫星转发至中心站的时间差，δΣ为终端经过卫星转发至中心站的误差总和，包括电离层误差、对流层误差、时钟误差，tsv为终端导航电文发射时刻的短扩频码相位时间，t为导航通信系统的中心站修正后的时间；当i≥4时，通过方程组联立，利用最小二乘法或者方程组线性求解的方法可以解算出终端初解算的位置坐标(x0u,y0u,z0u)；所述中心站根据指令导航信息帧判断通信模式以及需要多少信道资源，若信道资源足够，中心站向外部发送配置信息，若无信道资源或信道资源不足，向外部发送挂机命令；配置中若要求更换卫星、转发器或频点，则将配置信息帧发三遍；所述的配置信息包括用户码、功率档、卫星编号、转发器编号、频点编号、终端位置(x0u,y0u,z0u)和终端时间修正量tc信息。14.根据权利要求12所述的中心站的通信方法，其特征在于，所述中心站接收外部的确认过渡信息帧后，完成解调过程短扩频码和长扩频码的切换；所述中心站...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡正群，艾国祥，施浒立，马冠一，张杰，张丽荣，吕昌，裴军，崔君霞，胡超，庞峰，李圣明，杜晓辉，李靖华，范江涛，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：北京,11