一种基于卫星通信信号的导航信号增强方法技术

本发明专利技术公开了一种基于卫星通信信号的导航信号增强方法，所述方法包括如下步骤：卫星通过接收服务区内用户终端的接入请求，确定某一波束覆盖区内是否存在导航信号增强授权用户申请，确定导航信号无线资源配置模式；卫星生成基于卫星通信信号的导航信号，并将基于卫星通信信号的导航信号利用空闲信道或根据授权用户等级调配的信道调制并发射出去；用户终端通过捕获、跟踪和解调处理基于卫星通信信号的导航信号，获取用户终端与卫星间的伪距测量结果和卫星导航电文，然后通过定位算法确定用户终端的位置和时间信息。本发明专利技术可通过资源调配按需为不同权限用户提供多层级导航定位授时服务。时服务。时服务。

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星通信信号的导航信号增强方法


[0001]本专利技术属于卫星导航
，尤其涉及一种基于卫星通信信号的导航信号增强方法。

技术介绍

[0002]全球卫星导航系统(GNSS)作为重要的空间基础设施，在国家政治、经济、军事、科技和文化等应用领域正发挥着巨大作用。目前，四大全球卫星导航系统，即美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧洲的Galileo系统及中国北斗卫星导航系统，可为全球导航用户提供基本的导航、定位、授时服务。然后，GNSS信号落地功率受限，且卫星位置、信号频率和结构均为易获取信息，这就导致GNSS系统极易受到电子干扰、阻塞和欺骗。而在城市街区、室内、峡谷、森林等环境下，由于树木和建筑物的遮挡，可见导航卫星数量可能无法满足定位需求，极端情况下将导致GNSS系统不可用。因此，研究GNSS应用受限环境下的导航信号增强方法，也就显得非常必要和极具实际意义。
[0003]低轨通信星座的蓬勃发展为通导融合提供了契机，可利用通信卫星系统全球覆盖优势及其与导航星座在轨道、信号频段及强度的差异性，通过采取融合于通信系统的模式实现导航信号增强，高效费比补充新的天基导航节点。
[0004]首个计划基于低轨移动通信卫星提供定位授时信号的是高完好性GPS项目(即iGPS项目)，曾计划利用下一代铱星系统播发类GPS信号和GPS辅助增强信息，提高导航定位精度和抗干扰能力。iGPS对原铱星信号进行了适应性改造，利用空闲的通信信道资源播发专用导航测距信号(专利号：US 7579987 B2)，当通信业务繁忙时，定位授时功能可能中断。
[0005]实际iGPS项目并未在下一代铱星系统实施，取而代之的是Satelles公司设计的STL(Satellite Time and Location)信号。STL信号独立占用一个寻呼信道，表现为一个简单的文本消息(text message)。STL信号是仔细编排的一组数据，产生一个扩频射频信号脉冲，包括一个CW、一个PRN码序列以及调制数据。STL突发平均每1.4s播发一次，在铱星多个波束中时分轮询播发。因此，STL信号是一个脉冲体制、低占空比、窄带(25kcps)高功率信号，相比于GNSS信号，信号具备更好的穿透性，但抗干扰能力有限。
[0006]国内在通信导航融合信号体制方面，也取得了一些成果。专利“卫星导航通信一体化方法及系统”(专利号：CN 201410514108.2)给出一种卫星导航通信一体化方法，将导航信号与通信信号进行多载波调制，获得调制信号后发送。专利“一种基于低轨移动通信卫星的通信方法”(专利号：CN 110208822 A)提出了一种安全定位授时信号，在通信卫星的下行寻呼时段，利用通信寻呼信号外的空闲频带播发一个宽带扩频信号。专利“一种基于跳频跳时定位授时功能的低轨移动通信卫星系统”(专利号：CN 110557169 A)在专利“一种基于低轨移动通信卫星的通信方法”(专利号：CN 110208822 A)的基础上，增加了跳频体制，在通信寻呼信号外的空闲频带按设计的跳频图案实现跳频调制，提升信号抗干扰能力。专利“一种基于卫星通信信号的导航方法”(专利号：CN 10906 1675 A)提出了利用空闲的通信信道资源播发专用导航测距信号。
[0007]上述专利的保护核心是信号的融合设计实现方法，主要包括时分、频分等方式，通常的做法是在固定占用或利用通信业务的空闲频域资源，播发专门设计用于导航业务的信号。虽然考虑了通信信号的特点，但未采取完全融合于通信系统的模式实现导航增强信号设计，并且未考虑融合信号的导航性能扩展性。

技术实现思路

[0008]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于卫星通信信号的导航信号增强方法，采取完全融合于通信系统的模式实现导航增强信号设计，不改变通信业务帧格式，优先利用空闲空时频资源播发导航增强信号，同时具备与通信信号相似的灵活扩展能力，可按需为不同权限用户提供多层级导航定位授时服务。
[0009]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种基于卫星通信信号的导航信号增强方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：卫星通过接收服务区内用户终端的接入请求，确定某一波束覆盖区内是否存在导航信号增强授权用户申请，根据某一波束覆盖区内是否存在导航信号增强授权用户申请确定导航信号无线资源配置模式；其中，导航信号无线资源配置模式包括空闲时隙加载导航信号无线资源配置模式和授权用户导航信号无线资源配置模式；步骤二：卫星生成基于卫星通信信号的导航信号，并将基于卫星通信信号的导航信号利用空闲时隙加载导航信号无线资源配置模式中的空闲信道或授权用户导航信号无线资源配置模式中根据授权用户等级调配的信道调制并发射出去；步骤三：用户终端通过捕获、跟踪和解调处理步骤二中的基于卫星通信信号的导航信号，获取用户终端与卫星间的伪距测量结果和卫星导航电文，然后通过定位算法确定用户终端的位置和时间信息。
[0010]上述基于卫星通信信号的导航信号增强方法中，在步骤一中，根据某一波束覆盖区内是否存在导航信号增强授权用户申请确定导航信号无线资源配置模式，包括如下步骤：(1)若某一波束覆盖区内不存在导航信号增强授权用户申请，则采取空闲时隙加载导航信号无线资源配置模式，卫星计算分析该波束在下一个通信业务基本时隙内是否存在空闲的信道资源；(2)若某一波束覆盖区内存在导航信号增强授权用户申请，则采取授权用户导航信号无线资源配置模式，卫星规划在下一基本时隙中按授权用户等级调配与授权用户等级相匹配的信道资源播发基于卫星通信信号的导航信号，并通过通信控制信道向授权用户下发导航增强信号的配置信息。
[0011]上述基于卫星通信信号的导航信号增强方法中，在步骤(1)中，还包括如下步骤：(1
‑
1)若不存在空闲的信道资源，则在下一基本时隙不播发基于卫星通信信号的导航信号；(1
‑
2)若存在空闲的信道资源，则规划在下一基本时隙的空闲信道播发基于卫星通信信号的导航信号，并通过通信控制信道广播导航增强信号的配置信息。
[0012]上述基于卫星通信信号的导航信号增强方法中，在步骤二中，卫星利用步骤(1
‑
2)中的空闲的信道资源或步骤(2)中与根据授权用户等级调配的信道调制并发射基于卫星通信信号的导航信号。
[0013]上述基于卫星通信信号的导航信号增强方法中，在步骤二中，卫星采用某一通信业务帧格式生成基于卫星通信信号的导航信号帧。
[0014]上述基于卫星通信信号的导航信号增强方法中，所述某一通信业务帧格式，能够根据导航测量和通信需求在承载导航增强业务的通信卫星下行业务帧格式中选取确定。
[0015]上述基于卫星通信信号的导航信号增强方法中，所述导航信号帧通过在通信业务帧的数据域按协议规定填充两段特殊数据实现；其中，第一段数据填充固定的字符串，用于实现测量功能；第二段数据填充本星的基本导航电文，用于播发最新的本星预报轨道、预报钟差等用户定位解算所需电文信息。
[0016]上述基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星通信信号的导航信号增强方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一：卫星通过接收服务区内用户终端的接入请求，确定某一波束覆盖区内是否存在导航信号增强授权用户申请，根据某一波束覆盖区内是否存在导航信号增强授权用户申请确定导航信号无线资源配置模式；其中，导航信号无线资源配置模式包括空闲时隙加载导航信号无线资源配置模式和授权用户导航信号无线资源配置模式；步骤二：卫星生成基于卫星通信信号的导航信号，并将基于卫星通信信号的导航信号利用空闲时隙加载导航信号无线资源配置模式中的空闲信道或授权用户导航信号无线资源配置模式中根据授权用户等级调配的信道调制并发射出去；步骤三：用户终端通过捕获、跟踪和解调处理步骤二中的基于卫星通信信号的导航信号，获取用户终端与卫星间的伪距测量结果和卫星导航电文，然后通过定位算法确定用户终端的位置和时间信息。2.根据权利要求1所述的基于卫星通信信号的导航信号增强方法，其特征在于：在步骤一中，根据某一波束覆盖区内是否存在导航信号增强授权用户申请确定导航信号无线资源配置模式，包括如下步骤：(1)若某一波束覆盖区内不存在导航信号增强授权用户申请，则采取空闲时隙加载导航信号无线资源配置模式，卫星计算分析该波束在下一个通信业务基本时隙内是否存在空闲的信道资源；(2)若某一波束覆盖区内存在导航信号增强授权用户申请，则采取授权用户导航信号无线资源配置模式，卫星规划在下一基本时隙中按授权用户等级调配与授权用户等级相匹配的信道资源播发基于卫星通信信号的导航信号，并通过通信控制信道向授权用户下发导航增强信号的配置信息。3.根据权利要求2所述的基于卫星通信信号的导航信号增强方法，其特征在于：在步骤(1)中，还包括如下步骤：(1
‑
1)若不存在空闲的信道资源，则在下一基本时隙不播发基于卫星通信信号的导航信号；(1
‑
2)若存在空闲的信道资源，则规划在下一基本时隙的空闲信道播发基于卫星通信信号的导航信号，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：李平，周鸿伟，张旭，康成斌，陈秋丽，赵旖旎，崔小准，李星，姜坤，周会超，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：