一种隐蔽卫星导航定位系统技术方案

一种隐蔽卫星导航定位系统，包括隐蔽卫星星座、隐蔽导航定位信号、隐蔽导航定位地面主控站、智能接收机和无源测定轨站；所述隐蔽卫星星座为“泛GEO通信卫星”星座，由C/Ku频段GEO商用通信卫星、SIGSO小倾角同步轨道卫星和IGSO倾斜轨道卫星组成；所述隐蔽导航定位信号隐蔽在泛GEO通信卫星原业务信号下，信号功率为卫星转发器满载荷功率的百分之一以下，导航信号的带宽为40MHz以上，引起原信号的信噪比下降幅度不超过0.3dB；所述隐蔽导航定位地面主控站为固定设置的隐蔽导航定位固定站或能随车辆移动的隐蔽导航定位车载静中通站；所述智能接收机包括天线模块、射频模块、基带处理器模块和自主导航模块；所述无源测定轨站包括至少四个位于地球表面的测定轨基准站，测定轨基准站接收机采集卫星信号，计算所测卫星的位置改正量，统计定轨的精度，将卫星位置改正量信息编排到导航电文中，通过隐蔽导航定位地面主控站注入卫星，供用户定位时使用。

【技术实现步骤摘要】
一种隐蔽卫星导航定位系统
本专利技术属于卫星导航领域，尤其涉及一种隐蔽卫星导航定位系统。
技术介绍
当前卫星导航技术发达的如美国的GPS、苏俄的GLONASS、欧洲的Galileo和中国的北斗卫星导航系统(BDS)。除这四大全球导航系统外，许多国家都在发展自己的区域定位系统，包括日本QZSS和印度IRNSS。上述系统与GPS大同小异，没有本质区别。作用极其强大的GPS极易被干扰。卫星信号经过近2万千米的路径衰减，到达地面的功率极其微弱(量级仅为10-16瓦)。特别是，GPS在国际电信联盟(ITU)仅分到3个窄而固定的L频段。美苏对抗期间，苏俄发现GPS极易被干扰，就发展廉价的GPS干扰机与美抗衡。并放弃了把GLONASS作为军事部署的最优先系统。GPS在对抗和战争中有过多次惨痛的败绩：(1)在第二次海湾战争中，伊拉克从俄罗斯购进GPS干扰机，诱导多枚美军精密制导导弹偏离轨道；(2)2011年伊朗宣称俘获美国“哨兵”无人机，并称掌控了密码。实际上，是伊朗使用GPS干扰机，导致无人机堕落后而捡来的；(3)朝鲜在“三八线”部署GPS干扰器，使得汉城大范围GPS失灵。美国国防高级研究计划局(DARPA)指出：GPS是革命性的，然而它也有局限性。GPS信号在地下、水下不能接收，在太阳风暴期间信号明显降低甚至不可用。更令人担心的是对手的干扰信号。GPS是至关重要的，但如果士兵依靠GPS作为PNT(定位、导航和授时)信息的唯一来源，它在一些环境中的局限性使它成为致命的弱点。类GPS系统面对干扰是极其脆弱的。在GPS研发早期，美国便发现了这个弱点，认为这个弱点是GPS和其他类似的导航系统共同的和固有的弱点。形成这个弱点的原因是：GPS卫星仅有几十瓦的发射功率，经约两万公里的传播，达到地面的信号功率很弱。而干扰机距地面接收终端近，到达功率可很大。比GPS到达地面的功率强得多。加上欺骗性干扰，使类GPS系统极容易被干扰。这些导航定位系统均存在以下特点：为了实现定位接收机的小型化、便于使用，定位接收机的天线一般都采用了全向天线，这样不论载体姿态如何变化，定位接收机都可以接收到4颗以上卫星的定位信号。为了保证全向天线能够成功接收卫星的信号，保证有足够的载噪比，卫星下发的信号功率都在几十瓦左右。而且所用的卫星的轨道参数、使用的工作频率，乃至民用信号的测距码速率等细节信息都是公开的，可以获取的。即便没有公开这些信息，用大一些口径的天线去接收卫星信号，只用频谱分析仪就能收到这些卫星信号，而且对这些信号的工作频点、带宽是可以轻易获取的。因此这些系统都存在应用中容易被干扰的问题。
技术实现思路
为了解决卫星导航系统容易被识别并干扰的问题，本专利技术的目的是提供一种隐蔽型的卫星导航定位系统，该系统不用发射专门的导航卫星，而是把导航信号隐藏在普通的通信卫星上，在该系统及信号都隐蔽的状态下实现导航定位功能，不易被发现或者干扰，在对敌作战的情况下，该隐蔽导航定位系统仍可以正常工作；另外，该系统还可以实现换星、换频、换码等三种方式，来主动躲避潜在的或已有的干扰，具有很重要的军事意义。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种隐蔽卫星导航定位系统，包括隐蔽卫星星座、隐蔽导航定位信号、隐蔽导航定位地面主控站、智能接收机和无源测定轨站；所述隐蔽卫星星座为“泛GEO通信卫星”星座，由C/Ku频段GEO商用通信卫星、SIGSO小倾角同步轨道卫星和IGSO倾斜轨道卫星组成，工作模式为IGSO卫星导航信号直发和GEO以及SIGSO卫星转发结合，将隐蔽导航信号发送给用户接收机，实现用户接收机的定位、授时、测速等功能；所述隐蔽导航定位信号隐蔽在泛GEO通信卫星原业务信号下，信号功率为卫星转发器满载荷功率的百分之一以下，导航信号的带宽为40MHz以上，引起原信号的信噪比下降幅度不超过0.3dB；所述隐蔽导航定位地面主控站为固定设置的隐蔽导航定位固定站或能随车辆移动的隐蔽导航定位车载静中通站，包括天线系统、射频设备、隐蔽导航信号综合基带、系统时间频率生成与分配设备和总控系统，用于完成相应频段卫星隐蔽导航信号的产生、发射、接收、处理、监测和评估，以及对卫星的星地时间同步和信息上注；所述智能接收机包括天线模块、射频模块、基带处理器模块和自主导航模块，天线模块接收来自隐蔽卫星星座的导航信号，射频模块接收来自天线模块的隐蔽导航信号，经低噪声放大器放大、下变频器变频后发送给基带处理器模块，自主导航模块接收来自基带处理器模块的信号，当系统需要切换导航模式时，启动自主导航模块实现不间断导航；所述无源测定轨站包括至少四个位于地球表面的测定轨基准站，测定轨基准站接收机采集卫星信号，计算所测卫星的位置改正量，统计定轨的精度，将卫星位置改正量信息编排到导航电文中，通过隐蔽导航定位地面主控站注入卫星，供用户定位时使用。其中，所述隐蔽导航定位地面主控站为固定设置的隐蔽导航定位固定站，数量为8套左右，天线口径为3.7米以上。其中，所述隐蔽导航定位地面主控站为可移动的车载静中通站，装载在可移动车辆上，数量为8套左右，天线口径约为2米。其中，所述智能接收机的天线模块采用抗干扰数字多波束电扫天线，具有6个以上可调指向的波束，每个波束的最大增益为20dBi。其中，每个测定轨基准站布设三个高精度测距接收机，每个高精度测距接收机对应一颗卫星。其中，所述隐蔽导航定位信号的功率为卫星转发器满载荷功率的二百分之一。其中，所述隐蔽导航定位信号的功率为卫星转发器满载荷功率的四百分之一。本专利技术的技术方案克服了目前卫星导航系统易于被干扰的技术难题，具有以下优点：(1)隐蔽导航信号的发射功率低：隐蔽导航信号功率比转发器满载发射功率低20dB以上(相当于占用转发器功率的1％以下)。(2)使用更宽带的信号，具有更高扩频增益。隐蔽导航信号采用20Mcps及以上速率的测距码，信号带宽为40MHz及以上，比GPS粗码提高13dB，比GPS精码提高3dB，因此抗干扰能力更强，测距精度更高。(3)无偿利用通信卫星。隐蔽导航信号可隐藏在商用的通信卫星上，而不发射专用导航卫星，也不需要租用或买断卫星，理论上地球上空的所有透明转发式的通信卫星都可以为隐蔽导航系统所利用。因此，系统投入大大降低。(4)该隐蔽卫星导航系统的测距精度可达到10厘米以内，其定位精度可达亚米级，可用于导弹制导等精密打击军事行动。(5)该系统具有非常灵活的换星、换频、换码等功能。如系统隐蔽使用的卫星被干扰等情况发生时，系统可以选择其他合适位置的卫星来替代；如果原来隐蔽的工作频点遭到恶意攻击，系统可以换成另一个工作频点；如果原来的测距码被干扰，可以换成其他预先选好的测距码。常规的卫星导航系统适用于安全性和可靠性要求不高的使用场景，对于某些特殊行业，如军事应用，需要很强的生存能力、抗干扰能力、稳定性和隐蔽性。隐蔽卫星导航系统利用地面主控站可生成功率谱密度低的宽带微弱导航信号，利用所有可见的通信卫星的转发器，实现隐蔽导航功能，具有重要的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隐蔽卫星导航定位系统，其特征在于，包括隐蔽卫星星座(1)、隐蔽导航定位信号(2)、隐蔽导航定位地面主控站(3)、智能接收机(4)和无源测定轨站(5)；/n所述隐蔽卫星星座(1)为“泛GEO通信卫星”星座，由C/Ku频段GEO商用通信卫星、SIGSO小倾角同步轨道卫星和IGSO倾斜轨道卫星组成，工作模式为IGSO卫星导航信号直发和GEO以及SIGSO卫星转发结合，将隐蔽导航信号发送给用户接收机，实现用户接收机的定位、授时、测速等功能；/n所述隐蔽导航定位信号(2)隐蔽在泛GEO通信卫星原业务信号下，信号功率为卫星转发器满载荷功率的百分之一以下，导航信号的带宽为40MHz以上，引起原信号的信噪比下降幅度不超过0.3dB；/n所述隐蔽导航定位地面主控站(3)为固定设置的隐蔽导航定位固定站或能随车辆移动的隐蔽导航定位车载静中通站，包括天线系统(6)、射频设备(7)、隐蔽导航信号综合基带(8)、系统时间频率生成与分配设备(9)和总控系统(10)，用于完成相应频段卫星隐蔽导航信号的产生、发射、接收、处理、监测和评估，以及对卫星的星地时间同步和信息上注；/n所述智能接收机(4)包括天线模块(11)、射频模块(12)、基带处理器模块(13)和自主导航模块(14)，天线模块(11)接收来自隐蔽卫星星座(1)的导航信号，射频模块(12)接收来自天线模块(11)的隐蔽导航信号，经低噪声放大器放大、下变频器变频后发送给基带处理器模块(13)，自主导航模块(14)接收来自基带处理器模块(13)的信号，当系统需要切换导航模式时，启动自主导航模块(14)实现不间断导航；/n所述无源测定轨站(5)包括至少四个位于地球表面的测定轨基准站，测定轨基准站接收机采集卫星信号，计算所测卫星的位置改正量，统计定轨的精度，将卫星位置改正量信息编排到导航电文中，通过隐蔽导航定位地面主控站(3)注入卫星，供用户定位时使用。/n...

【技术特征摘要】
1.一种隐蔽卫星导航定位系统，其特征在于，包括隐蔽卫星星座(1)、隐蔽导航定位信号(2)、隐蔽导航定位地面主控站(3)、智能接收机(4)和无源测定轨站(5)；
所述隐蔽卫星星座(1)为“泛GEO通信卫星”星座，由C/Ku频段GEO商用通信卫星、SIGSO小倾角同步轨道卫星和IGSO倾斜轨道卫星组成，工作模式为IGSO卫星导航信号直发和GEO以及SIGSO卫星转发结合，将隐蔽导航信号发送给用户接收机，实现用户接收机的定位、授时、测速等功能；
所述隐蔽导航定位信号(2)隐蔽在泛GEO通信卫星原业务信号下，信号功率为卫星转发器满载荷功率的百分之一以下，导航信号的带宽为40MHz以上，引起原信号的信噪比下降幅度不超过0.3dB；
所述隐蔽导航定位地面主控站(3)为固定设置的隐蔽导航定位固定站或能随车辆移动的隐蔽导航定位车载静中通站，包括天线系统(6)、射频设备(7)、隐蔽导航信号综合基带(8)、系统时间频率生成与分配设备(9)和总控系统(10)，用于完成相应频段卫星隐蔽导航信号的产生、发射、接收、处理、监测和评估，以及对卫星的星地时间同步和信息上注；
所述智能接收机(4)包括天线模块(11)、射频模块(12)、基带处理器模块(13)和自主导航模块(14)，天线模块(11)接收来自隐蔽卫星星座(1)的导航信号，射频模块(12)接收来自天线模块(11)的隐蔽导航信号，经低噪声放大器放大、下变频器变频后发送给基带处理器模块(13)，自主导航模块(14)接收来自基带处理器模块(13)的信号，当系统需要切换导...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔君霞，艾国祥，马利华，庞峰，胡超，王兆瑞，裴军，马冠一，吕昌，胡正群，
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