一种通导一体低轨卫星单星定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种通导一体低轨卫星单星定位方法及系统，对获取到的待定位卫星的卫星星历和待定位卫星播发的各频点导航信号进行推算，得到不同时刻的卫星轨道地心固定坐标系位置和对应时刻下的速度；在地面终端搜索覆盖范围内的水平经纬度区域中进行大区域网格搜索，得到一定范围内的目标估计位置；将目标估计位置作为迭代初值，利用牛顿最小二乘迭代算法求解单星多普勒定位的基本观测方程，得到残差解；根据残差解判断牛顿最小二乘迭代是否呈收敛趋势，采用牛顿下山法进行递归，更新单星多普勒定位的基本观测方程；得到低轨卫星单星定位结果，采用牛顿下山法进行递归，扩大初始值取值范围和增强递归收敛性，保证了能解算出单星定位结果。单星定位结果。单星定位结果。

【技术实现步骤摘要】
一种通导一体低轨卫星单星定位方法及系统


[0001]本专利技术涉及卫星定位领域，具体涉及一种通导一体低轨卫星单星定位方法及系统。

技术介绍

[0002]低轨通导一体卫星播发功率较强的时隙通信信号和导航增强信号。低轨星快速过境期间，地面终端可以有多种方式实现单星定位，比如利用测距、载波多普勒/相位、网格搜索等。然而因为卫星播发的通导联合信号中，导航信号时隙较短，调制测距码和电文信息的时隙信号在地面接收终端处理时，很难获取高精度测量值。地面终端在利用多普勒实现定位的方式中，除了需要考虑多普勒精度，还需要考虑实现过程的相关情况：其中，基于网格的搜索定位算法需要考虑初始高程初始值，基于最小二乘的定位算法需要考虑观测方程初始值问题和最小二乘迭代收敛的约束，二者均有各自的优缺点。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是如何提升通导一体低轨卫星过境期间地面终端接收时隙信号并处理后的单星定位精度，目的在于提供一种通导一体低轨卫星场景下的单星定位方法及系统，利用多普勒观测值获取较高精度的单星定位，通过网格搜索算法标定目标范围和最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通导一体低轨卫星单星定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、在同一接收终端同基准时钟下，获取过境卫星的卫星星历和过境卫星播发的各频点导航信号，根据卫星星历对各频点导航信号推算，得到不同时刻的卫星轨道地心固定坐标系位置和对应时刻下的速度；步骤S2、根据不同时刻的卫星轨道地心固定坐标系位置和对应时刻下的速度，选定待定位地面终端搜索覆盖范围内的已知坐标点为中心，设定高程常数值，在待定位地面终端搜索覆盖范围内的水平经纬度区域中进行大区域网格搜索，得到接近待定位地面终端一定范围内的目标估计位置；步骤S3、初始化钟差，将目标估计位置作为迭代初值，利用牛顿最小二乘迭代算法求解单星多普勒定位的基本观测方程，得到残差解；步骤S4、根据残差解判断牛顿最小二乘迭代是否呈收敛趋势，若判断结果为否，则采用牛顿下山法进行递归，更新残差解，根据更新的残差解更新单星多普勒定位的基本观测方程；最终得到低轨卫星单星定位结果。2.根据权利要求1所述的一种通导一体低轨卫星单星定位方法，其特征在于，步骤S2的具体过程为：步骤S21、将搜索覆盖范围内的水平经纬度区域划分为MxM的均匀网格，对于每一个网格中心的经纬度，设定高程常数值，转换得到待定位地面终端在地心固定坐标系下对应的三维位置；步骤S22、当地面终端处于静止状态，结合播发信号的标称频率，结合卫星轨道地心固定坐标系位置、对应时刻下的速度和待定位地面终端在地心固定坐标系下对应的三维位置，计算所述不同时刻下网格搜索中心点的多普勒测量估计值；步骤S23、获取相同时刻下同卫星载荷播发的独立导航信号在地面终端获取的高精度多普勒测量值；设定网格搜索粒度大小，遍历所有网格点，根据多普勒测量估计值和高精度多普勒测量值分别解算每一个网格点的叠加代价函数，找到最大叠加代价函数所在网格；步骤S24、以最大叠加代价函数所在网格对应的搜索坐标为中心，重新设定高程常数值并将水平经纬度范围内的区域以更细的网格搜索粒度进行划分；步骤S25、重复步骤S22
‑
S24，直到网格搜索粒度大小满足最小二乘迭代算法可收敛时，最终得到接近实际位置的一定范围内的目标估计位置。3.根据权利要求2所述的一种通导一体低轨卫星单星定位方法，其特征在于，所述找到最大叠加代价函数所在网格的具体过程为：结合不同时刻下卫星轨道上任意点对应在地面包括地面终端位置在内所产生的等价多普勒径向值形成的几何圆，计算每个网格搜索中心点的叠加代价函数，利用两圆交汇两个点，三圆确定目标点，当三圆交汇时得到最大叠加代价函数值，叠加代价函数的计算方法：法：
其中，f
frq
是播发信号频点值，c是光速，表示多普勒测量估计值，表示高精度多普勒测量值，是卫星坐标，r
b
为终端位置坐标，是卫星在k时刻的x分量速度，是卫星在k时刻的x分量位置，r
bx
是地面终端x分量位置，相同的，r
bx
对应的y、z分量。4.根据权利要求1所述的一种通导一体低轨卫星单星定位方法，其特征在于，步骤S3的具体过程为：步骤S31、根据卫星星历和本地时间，计算多个历元下卫星位置向量、地面终端向量和卫星速度向量在某一历元k下在x，y，z方向上的偏导数卫星速度向量在某一历元k下在x，y，z方向上的偏导数卫星速度向量在某一历元k下在x，y，z方向上的偏导数卫星速度向量在某一历元k下在x，y，z方向上的偏导数r
b
＝[r
bx
，r
by
，r
bz
]
TT
其中，表示卫星速度向量，为卫星位置向量，r
b
表示地面终端向量；步骤S32、构建多历元观测矩阵，按照步骤S31得到观测矩阵G的第k行向量G
k
的方式，根据卫星过境期间卫星可视时间、观测间隔和单星多普勒定位的基本观测方程可收敛性的约束，对n次观测结果构建多历元观测矩阵：G＝[G1,G2,...,G
n
]
T
；步骤S33、根据多普勒测量估计值计算伪距率估计值根据伪距率估计值和伪距率之差计算得到观测残差根...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜江，邓填棣，董健，
申请(专利权)人：重庆两江卫星移动通信有限公司，
类型：发明
国别省市：