用于增强卫星定位系统的系统和方法技术方案

一种用于增强卫星定位系统的系统和方法，其中将一个监视地面站（ＭＧＳ）与一个计算机中心连接，负责确定卫星（ＮＳ）广播定位信号的误差级，并且向移动用户传送导航校正数据。所述传送使用一个数字卫星系统执行，所述数字卫星系统使用至少一个数字卫星（ＤＳ），能够在向一个用户站（Ｕ）的下行链路传送中广播多路传输数据。用户站（Ｕ）借助于与卫星接收器（６）连接的下行链路帧适配器（７），多路分离和检索从所述数字卫星下行链路传送的所述导航校正数据。使特定数据例如时间或ＧＮＳＳ历书在特定格式下复制，并且置入信令信道的特定部分，以能够使时间向ＤＳ系统的标准接收器广播，并且加速可能在所述Ｕ站使用的标准ＧＮＳＳ接收器对ＧＮＳＳ卫星信号的获取。还公开一种以合理精度广播时间的方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，所述增强使用通过数字卫星广播系统广播的导航校正来实现。更具体地说，本专利技术提出使用一个信令信道的一部分，传送用于增强卫星定位系统的校正数据，这个信令信道与一个数字卫星，例如数字直接广播卫星(DDBS)系统，例如数字音频广播系统所用于广播的信道有关。本专利技术特别适用但不限于宽展遥感系统，例如基于导航或定位卫星的增强系统，它们典型地负责确定一个卫星定位系统的卫星部分的具体特点。如以下进一步详细讨论，借助于本专利技术提出的解决办法，消除了使用特定机载卫星转发器的需要，并且使得数据传送的共享成为可能，这样引起总成本的减小。使用一个信令信道的一部分，这个信令信道与从一个数字卫星系统广播的商业信道相关联或嵌入其内，因为它相当经常保留未来或辅助数据使用，所以通常许可免费，将成本急剧地减小至基本上可忽略的水平，并且在当前卫星定位系统，例如称为全球定位系统(GPS)的美国系统，或称为全球卫星导航系统(GLONASS)的俄国系统中，使校正数据传送的地理可用性显著提高，或它可以适用在未来实现的其他系统，例如欧洲“Galileo”系统。一般地，这些系统称为全球导航卫星系统(GNSS)。此外，因为那些导航校正数据带有非常精确的时间信息，所以本专利技术提出的解决办法还包括向DDBS系统接收器本身提供时间的特点，因而能够利用适应与DDBS系统一起使用的常规和低成本接收器，广播相当精确的时间。因为导航校正数据还包含GNSS预测舰队历书，所以还能用来简化或加速从擦除开始时的GNSS卫星获取过程。历书是一组参数，允许各GNSS接收器使用它来确定各自GNSS卫星的轨道和时钟误差。所有活动GNSS卫星的历书由各GNSS卫星广播，并且每周更新。
技术介绍
在一种已知GNS S中，典型地有广播定位信号的多个卫星，所述信号使用在卫星上的高度精确的时钟定时，在这里属于一个特定星群的卫星的所有时钟精确地同步。在这样定位系统下的基本想法是，一个相对于GNSS卫星轨道高度的地球之上或附近的移动用户(例如汽车或航空器)，能够直接或间接接收通过所述信号的任何类型的转播，通过精确测量信号从一个给定卫星到其接收器传播所用的时间，假定该卫星的位置确定，这样能确定用户的定位，这是实际情况。通常移动用户从一组卫星接收信号，以便确定其准确坐标和本地时间。从卫星接收的信号可能经受在全球定位系统中不希望的不精确性。某些卫星信号中最常见的不精确性或误差是由所谓电离层和对流层延迟所引起，这些延迟是由于这些大气层的状态的相对快速变化引起。另一种误差是所谓历表误差，它是指示卫星的实际位置的数据与根据计算它预期所在位置的数据之间的差，类似误差可能与卫星的实际和计算定时有关而引起。另一种误差由信号的多径传播引起。最后可能是政府机构从安全考虑在卫星传送的数据中故意地引入的误差。由于这些误差对全球定位系统的精确性、完整性、连续性和可用性有不利地影响，所以将它们消除或至少使它们减小到实际希望的水平成为了一种需要。已经提出了各种解决办法，以克服这样的缺陷。根据一种已知解决办法，使用一个监视地面站来确定卫星传送定位信号的误差级。为了确定误差，所述监视地面站要求处在一个精确的已知位置。监视地面站接收从定位卫星广播的信号，定位卫星能够使监视地面站确定其位置。然后在一个或多个导航计算中心，把这个数据与监视地面站的实际位置比较，并且由这样比较来确定误差级。这个信息与来自其他监视地面站的信息联合，指示需要应用于一个给定卫星信号的校正量。然后对于移动用户的三维位置，以及对于GNSS卫星舰队的时间和状态，将因此产生的导航校正数据与可以以所谓不确定半径表示的可靠性和置信度(完整性信息)的保证级一起，传送给移动用户。一个已知困难是获得计算一个将能够确定精确位置和时间的导航解所需要的所有卫星数据，要求通过以相对低速率发送的所谓GNSS历书来获得GNSS卫星舰队预测位置，因而使接收位置需要相当长时间，例如典型地15分钟，来起动估计移动位置。在宽广范围应用的情况下，将校正信息发送到一个对地静止卫星，并且通过这个对地静止卫星将校正信息在其覆盖下广播到所有移动用户。经常还用对地静止卫星传送一个信号，这个信号呈现为好像它直接来自一个GNSS卫星，因而对GNSS覆盖较差的位置增加更多容量。这种解决办法典型地要求用于这个目的的各卫星具有一个导航特定有效载荷，它至少包括一个集成在其中的转发器。这个要求代价高，而且其实现将受到卫星的有效载荷容量的限制。另一方面，存在若干应用，其中使用一个并不自命像GNSS卫星信道的信道，仍然可能感兴趣。目前已知的基于卫星的增强系统，例如欧洲对地静止导航覆盖服务(EGNOS)和宽广范围增强系统(WAAS)使用L波段的转发器。这个波段又由目前使用的两个频谱组成，即1575.42MHz的L1波段和1227.6MHz的L2波段，然而其他频率的使用目前正在研制中。转发器是机载特定卫星，例如INMARSAT通信卫星或欧洲空间机构ARTEMIS实验卫星。将导航校正信号发送到这些特定卫星，它们使用所述转发器提供与用户的链路。信号定时基于1Hz消息的突发；然而，当这些消息符合标准D0-229时，所述消息中的可用位速率仅是500位/秒。这是一个相对慢的速率，带来消息到达目的地太迟的事实。实际上，用于这样增强系统的计算机中心的总消息具有250位/秒的实际用户位速率，因为将500位/秒的一半用于前向误差校正，它是由传送需要非常低的误码率(BER)，以及常规导航有效载荷没有特定机制来保证它的事实引起。因此希望以较小代价方式向移动用户广播与导航信号中的误差校正有关的数据，而且保持卫星上的有效载荷尽可能低，但同时以较高速度传送这样数据。还希望通过同时广播由一个以上计算机中心并行计算的数据，提高用户侧的冗余性。
技术实现思路
通过使用本专利技术提出的解决办法，克服以上缺陷，并且实现目的，根据本专利技术，使用多路传输特点，以及非常低的误码率和相对高的容量，以传送数字卫星系统的自动同步数据。这样系统的一个例子是用于广播数字声频的直接数字卫星广播系统。使用这些卫星系统，有可能在宽广区域中广播与导航校正有关的数据，在那里定位移动用户，获得适应移动用户或具有接连不同固定位置的用户的低成本接收器的好处。如上所述的监视地面站典型地属于一个基于卫星(或空间)的导航增强系统(SBAS)，负责确定发送给移动用户的导航校正数据。因此将同步SBAS起始消息组帧，并且然后多路传输到一个数字信道，这个数字信道经常有效地组帧，以与一个由辅助数字卫星系统提供的广播能力相容，如以下将进一步详细地描述。最初设计为广播数字无线信号、画面或其他相对低速率数据的直接数字卫星广播系统现在存在或在研制中。这些系统能够处理从若干上行链路位置向数百万低成本接收器直接送来的数据，同时保证非常低的误码率，如需要传送从人的观点感觉良好质量的视频或音乐那样，并且具有适应相对低速率数据的信道特性，使信道充分具有成本效益。这些系统中的一些不要求上行链路数据同步，因为它们的机载处理器具有时间重新校正能力，能够使同步数据的输送不受卫星多普勒效应的影响。对于这样系统，通信信道通常由关联信令信道来控制，其中使某一空间保持可用于将来使用或辅助数据。在信令信道或商业信道之内的这样辅助数据的一例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于增强卫星定位系统的系统，包括：基于卫星的增强系统，具有至少一个监视地面站（ＭＧＳ），以确定卫星（ＮＳ）广播定位信号的误差级，和至少一个导航计算中心（２），所述导航计算中心（２）提供用于传送的导航校正数据；和数字卫星系 统，使用至少一个数字卫星（ＤＳ），在向用户站（Ｕ）的下行链路传送中广播多路传输数据；其特征在于使至少一个导航计算中心（２）适应直接或间接通过中间设备，向所述至少一个数字卫星（ＤＳ）传送所述导航校正数据；以及所述用户站（Ｕ）具有至少一 个卫星接收器（６），通过任何类型的转发，直接或间接接收所述数字卫星信号，并且与至少一个下行链路帧适配器（７）连接，以多路分离和检索从所述至少一个数字卫星下行链路传送的所述导航校正数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：艾蒂安迪纳，菲利普罗吉，
申请(专利权)人：阿尔卡特公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]