北斗导航终端实现深空GNSS导航的处理方法技术

本发明专利技术涉及北斗卫星导航技术领域的一种北斗导航终端实现深空GNSS导航的处理方法，包括：S1.利用地面测控站校时完成北斗导航终端本地时间的粗略修正；S2.获取地面测控站上注的轨道参数；S3.利用北斗导航终端根据轨道参数完成导航卫星的可见性预报；S4.利用北斗导航终端根据预报的导航卫星完成首颗导航卫星低速率码信号的捕获跟踪处理，解算观测信息；S5.利用北斗导航终端根据观测信息对本地时间进行精确修正；S6.利用北斗导航终端完成剩余可见导航卫星的信号处理；S7.利用北斗导航终端对多颗导航卫星的捕获跟踪处理后，完成北斗导航终端的定位解算。本发明专利技术能够有效地实现深空环境下北斗导航终端的位置确定。空环境下北斗导航终端的位置确定。空环境下北斗导航终端的位置确定。

【技术实现步骤摘要】
北斗导航终端实现深空GNSS导航的处理方法


[0001]本专利技术涉及北斗卫星导航
，尤其涉及一种北斗导航终端实现深空GNSS导航的处理方法。

技术介绍

[0002]深空探测器在深空探测过程中需要依靠多种手段来实现自身位置的确定，以保证探测器能够准确地到达目的地或返回地球。随着GNSS导航系统的建立完成，依赖于GNSS导航系统的定位方法也成为了探测器深空探测的重要应用手段，为此，需要针对北斗导航系统的特点提出一种北斗导航终端(探测器)实现深空GNSS导航的处理方法。

技术实现思路

[0003]为克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种北斗导航终端实现深空GNSS导航的处理方法，可解决现有信号处理方法无法快速地实现导航卫星的捕获跟踪和电文解译，从而无法实现导航定位的问题，能够有效地实现深空环境下北斗导航终端的位置确定。
[0004]为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是：
[0005]本专利技术提供一种北斗导航终端实现深空GNSS导航的处理方法，包括：
[0006]S1.利用地面测控站校时完成所述北斗导航终端本地时间的粗略修正；
[0007]S2.获取所述地面测控站上注的轨道参数；
[0008]S3.利用所述北斗导航终端根据轨道参数完成导航卫星的可见性预报；
[0009]S4.利用所述北斗导航终端根据预报的导航卫星完成首颗导航卫星低速率码信号的捕获跟踪处理，解算观测信息；
[0010]S5.利用所述北斗导航终端根据观测信息对本地时间进行精确修正；
[0011]S6.利用所述北斗导航终端完成剩余可见导航卫星的信号处理；
[0012]S7.利用所述北斗导航终端对多颗导航卫星的捕获跟踪处理后，完成所述北斗导航终端的定位解算。
[0013]根据本专利技术的一个方面，在所述步骤S1中，所述北斗导航终端通过地面测控站校时，授时精度小于北斗导航信号的一个导航电文帧周期，所述北斗导航终端经过校时后可初始化本地时间，以使所述北斗导航终端的本地时间准确度不超过一个电文帧周期。
[0014]根据本专利技术的一个方面，在所述步骤S2中，所述北斗导航终端获取地面测控站上注的当前导航系统所有导航卫星星历和所述北斗导航终端所在飞行器的轨道参数信息，所述导航卫星星历包含有效的导航卫星轨道参数。
[0015]根据本专利技术的一个方面，所述步骤S3包括：
[0016]S31.根据所述步骤S2获取的导航卫星星历计算得到导航卫星的位置根据所述步骤S2获取的飞行器轨道参数信息计算得到飞行器的位置飞行器到导航卫星的可
视向量为：导航卫星到地球中心的可视向量为：其中，为地心的坐标(0,0,0)；
[0017]S32.根据飞行器到导航卫星的可视向量和导航卫星到地球中心的可视向量计算飞行器所在位置所对应的导航卫星的波束角θ
x
为：
[0018][0019]根据导航卫星的位置计算地球遮挡波束角θ
s
为：
[0020][0021]其中，r为地球半径长度；
[0022]S33.根据波束角θ
x
和地球遮挡波束角θ
s
对飞行器接收导航卫星的可见性进行判断。
[0023]根据本专利技术的一个方面，所述步骤S33的具体判断过程为：
[0024]当θ
x
＜θ
s
时，飞行器无法接收到导航卫星播发的导航信号，导航卫星相对飞行器不可见；
[0025]当θ
s
＜θ
x
＜θ
L
时，飞行器能够接收到导航卫星播发的导航信号主瓣信号；
[0026]当θ
x
＞θ
L
时，飞行器能够接收到导航卫星播发的导航信号旁瓣信号；
[0027]其中，θ
L
为导航卫星播发的导航信号主瓣角度，当θ
L
＝23
°
时，θ
L
为导航卫星低速率码信号的主瓣角度，当θ
L
＝30
°
时，θ
L
为导航卫星高速率码信号的主瓣角度。
[0028]根据本专利技术的一个方面，在所述步骤S4中，北斗导航终端根据所述步骤S3的导航卫星可见性，对可见导航卫星的低速率码信号进行捕获跟踪，并进行后续电文信息处理和观测量解算。
[0029]根据本专利技术的一个方面，在所述步骤S5中，所述北斗导航终端根据所述步骤S4中首颗导航卫星解算的观测量，根据以下公式对所述北斗导航终端的本地时间进行精确修正：
[0030][0031]其中，T
r
为所述北斗导航终端的本地时间，T
s
为导航信号的播发时间，为首颗导航卫星的位置，为飞行器的位置。
[0032]根据本专利技术的一个方面，在所述步骤S6中，所述北斗导航终端根据所述步骤S3中导航卫星的可见性，对除首颗导航卫星以外的其余所有可见导航卫星的低速率码信号和高速率码信号进行捕获跟踪，并进行电文信息和观测量的解算处理。
[0033]根据本专利技术的一个方面，所述低速率码信号为B1I频点卫星信号，所述高速率码信
号为B2a频点卫星信号。
[0034]根据本专利技术的一个方面，在所述步骤S7中，所述北斗导航终端根据步骤S6中所处理的导航卫星的电文信息和观测量信息，并同时跟踪解算的导航卫星数超过4颗时，即可完成所述北斗导航终端的定位解算。
[0035]有益效果：
[0036]根据本专利技术的方案，该方法可解决现有信号处理方法无法快速地实现导航卫星的捕获跟踪和电文解译，从而无法实现导航定位的问题。北斗导航终端实现在深空环境下依靠地面测控站上注北斗导航系统电文信息，实现北斗导航系统播发频点的捕获跟踪，得到北斗导航卫星的观测信息，从而实现北斗导航终端的定位解算。通过地面测控站上注信息，可以有效实现深空环境下北斗导航卫星的可见性预测，能够快速实现可见星的信号捕获跟踪处理，减少了北斗导航终端的轮询搜索耗时，实现了微弱信号场景下的北斗导航终端的定位应用，为深空探测应用增加了一种定位应用方式。
附图说明
[0037]图1示意性表示本专利技术实施例提供的北斗导航终端实现深空GNSS导航的处理方法的流程图；
[0038]图2示意性表示本专利技术实施例提供的北斗导航终端实现深空GNSS导航的处理方法中北斗导航终端处理过程的实施示例。
具体实施方式
[0039]为了更清楚地说明本专利技术实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本专利技术的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种北斗导航终端实现深空GNSS导航的处理方法，包括：S1.利用地面测控站校时完成所述北斗导航终端本地时间的粗略修正；S2.获取所述地面测控站上注的轨道参数；S3.利用所述北斗导航终端根据轨道参数完成导航卫星的可见性预报；S4.利用所述北斗导航终端根据预报的导航卫星完成首颗导航卫星低速率码信号的捕获跟踪处理，解算观测信息；S5.利用所述北斗导航终端根据观测信息对本地时间进行精确修正；S6.利用所述北斗导航终端完成剩余可见导航卫星的信号处理；S7.利用所述北斗导航终端对多颗导航卫星的捕获跟踪处理后，完成所述北斗导航终端的定位解算。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述北斗导航终端通过地面测控站校时，授时精度小于北斗导航信号的一个导航电文帧周期，所述北斗导航终端经过校时后可初始化本地时间，以使所述北斗导航终端的本地时间准确度不超过一个电文帧周期。3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述北斗导航终端获取地面测控站上注的当前导航系统所有导航卫星星历和所述北斗导航终端所在飞行器的轨道参数信息，所述导航卫星星历包含有效的导航卫星轨道参数。4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S3包括：S31.根据所述步骤S2获取的导航卫星星历计算得到导航卫星的位置根据所述步骤S2获取的飞行器轨道参数信息计算得到飞行器的位置飞行器到导航卫星的可视向量为：导航卫星到地球中心的可视向量为：其中，为地心的坐标(0,0,0)；S32.根据飞行器到导航卫星的可视向量和导航卫星到地球中心的可视向量计算飞行器所在位置所对应的导航卫星的波束角θ
x
为：根据导航卫星的位置计算地球遮挡波束角θ
s
为：其中，r为地球半径长度；S33.根据波束角θ
x
和地球遮挡波束角θ
s
对飞行器接收导航卫星的可见性进行判断。5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S33的具体判断过程为：当θ
x
＜θ
s
时...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘坤，薛志芹，邹国际，刘盛典，陈静，张康宁，陈高峰，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：