一种信号融合式的无线电导航系统及导航定位授时方法技术方案

本发明专利技术公开了一种信号融合式的无线电导航系统及导航定位授时方法，涉及无线导航定位技术领域，包括若干固定导航站和监控中心，固定导航站部署在拟覆盖区域周边，用于提供无线电导航定位信号，固定导航站包括固定导航主站和用于数据采集、差分增强数据播发的若干固定导航从站，所述监控中心与导航主站通过宽带自组网连接，用于实现站网管控；其中，所述导航主站与导航从站可组建差分增强网络和数据传输网络并向终端设备提供PNT服务。本发明专利技术采用时分码分双体制融合技术实现，克服伪基站远近效应，不依赖卫星导航系统，适应城市、峡谷、室内等复杂环境，具备高精度定位导航授时(PNT)服务的能力。务的能力。务的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种信号融合式的无线电导航系统及导航定位授时方法


[0001]本专利技术涉及无线导航定位
，特别涉及一种信号融合式的无线电导航系统及导航定位授时方法。

技术介绍

[0002]现有地基增强系统(GBAS)一般专门指面向航空应用的局域差分系统，用于飞机的精密进近和着陆引导。目前美国、欧洲和中国均在研制或实施新一代的航空运输系统，将地基导航增强系统作为替代仪表着陆系统(ILS)的主要技术手段。
[0003]ILS系统利用地面发射的两束无线电信号实现航向道和下滑道的指引，建立一条由跑道指向空中的虚拟路径。飞机通过机载接收机，确定自身与该路径的相对位置，使得飞机沿正确的方向飞向跑到且平稳下降高度，最终实现安全着陆。
[0004]GBAS其核心是基于局域差分GNSS技术，为进一步改善定位精度，GBAS通常利用相位平滑技术对参考站和用户端观测数据进行平滑，平滑时间为100s。主要由参考站、监控中心、数据传输链路和用户端设备组成。面向航空应用的GBAS系统对可靠性和完好性要求极高，目前大量的研究集中在完好性检测领域。
[0005]伪卫星是一种用地基或空基导航信号发射机，除运行轨道和实际导航卫星不同外，其余功能基本一致。伪卫星定位系统最早是为模拟验证GPS卫星信号出现的。随着该技术的可靠性、定位精度的提高，逐步推广应用到航空精密进近与着陆、室内和市区高精度定位、采矿和无GPS信号下的装备评估等领域。因此，伪卫星导航系统应用模式主要包括独立组网、局域星座增强、局域信号增强、局域差分增强4大类，其中后三类可与GNSS联合组网应用。但是，目前的现地基增强系统和伪卫星系统存在着如下不足：
[0006]对于现地基增强系统来说，首先，现地基增强系统依赖于卫星导航系统，无法独立使用；其次，现地基增强系统定位及时间同步精度受城市峡谷等外部环境影响大、室内及遮挡环境无法使用。
[0007]对于伪卫星系统来说，首先，距离伪卫星较近时的信号强度远高于距离远时的信号强度，对站址选择提出了较为苛刻的要求；其次，站间时间同步依赖光纤时间比对等基础设施，多站之间无线电时间同步受站间远近干扰影响较大，较难实现。
[0008]因此，目前亟需一种信号融合式的无线电导航系统及导航定位授时方法，以解决上述地基增强系统和伪卫星系统中存在的不足。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种信号融合式的无线电导航系统及导航定位授时方法。
[0010]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0011]本专利技术一方面提供了一种信号融合式的无线电导航系统，包括若干固定导航站和监控中心，固定导航站部署在拟覆盖区域周边，用于提供无线电导航定位信号；
[0012]固定导航站包括可作为全网的时间基准、外源时间同步以及用户终端的固定导航主站和用于数据采集、差分增强数据播发的若干固定导航从站；
[0013]所述监控中心与导航主站通过宽带自组网连接，用于实现站网管控；
[0014]其中，所述导航主站与导航从站可组建差分增强网络和数据传输网络并向终端设备提供PNT服务。
[0015]进一步的，所述双频信号为码分扩频增强导航信号和时分扩频导航信号。
[0016]进一步的，所述导航主站和导航从站上设置有时间间隔计数器；
[0017]其中，导航主站和导航从站通过时间间隔计数器获得信号时差，然后基于TDMA信号体制和微波双向时间比对算法实现时间同步；
[0018]本专利技术另一方面提供了一种导航定位授时方法，应用于上述的一种基于时分码分双体制融合的地基无线电导航系统，包括如下步骤：
[0019]S1、通过码分扩频增强实现信号在导航主站与导航从站构成区域的信号全覆盖，同时通过双向时间比对实现导航主站和导航从站之间以及导航从站和导航从站之间的时频同步；
[0020]S2、导航主站和导航从站同时播发时分码分双体制融合信号，来实现复杂环境下高精度测距和授时能力；
[0021]S3、导航主站通过数传网络实现用户终端和从站设备数据采集，差分增强数据播发功能，与监控中心协同实现导航站网和终端管控，为用户提供可控可靠的PNT服务和数传服务。
[0022]进一步的，在步骤S1中实现时频同步的具体过程为：
[0023]导航主站和导航从站之间以及导航从站和导航从站之间依次两两轮训实现双向比对，并周期获取站间钟差并最终实现各站之间的时频漂移建模，完成固定导航站之间的时频同步。
[0024]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0025]1.在不使用GNSS情况下，本专利技术可为定位终端提供高精度水平方向的定位服务，信号覆盖指定区域且不互相干扰，信号强度以及定位手段满足复杂地形、复杂电磁环境等应用环境；
[0026]2.系统中导航主站和导航从站之间以及导航从站与导航从站之间采用时分轮训时间同步方法，无远近效应影响，固定导航站部署简单，环境适应性强；
[0027]3.系统采用北斗的导航信号体制，理论上可适用于GNSS定位终端，方便行业应用与推广。
附图说明
[0028]图1为本专利技术导航定位系统组成及原理示意图；
[0029]图2本专利技术中双向时间比对系统工作原理示意图；
[0030]图3为导航定位系统整体工作流程示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解
为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0032]本实施中一方面提供了一种信号融合式的无线电导航系统，包括若干固定导航站和监控中心，固定导航站部署在拟覆盖区域周边，用于提供无线电导航定位信号；
[0033]固定导航站包括可作为全网的时间基准、外源时间同步以及用户终端的固定导航主站和用于数据采集、差分增强数据播发的若干固定导航从站；
[0034]所述监控中心与导航主站通过宽带自组网连接，用于实现站网管控；
[0035]其中，所述导航主站与导航从站可组建差分增强网络和数据传输网络并向终端设备提供PNT服务。
[0036]对上述实施例地进一步优化，所述双频信号为码分扩频增强导航信号和时分扩频导航信号。
[0037]对上述实施例地进一步优化，所述导航主站和导航从站上设置有时间间隔计数器；
[0038]其中，导航主站和导航从站通过时间间隔计数器获得信号时差，然后基于TDMA信号体制和微波双向时间比对算法实现时间同步；
[0039]本实施例中另一方面提供了一种导航定位授时方法，应用于上述的一种基于时分码分双体制融合的地基无线电导航系统，包括如下步骤：
[0040]S1、通过码分扩频增强实现信号在导航主站与导航从站构成区域的信号全覆盖，同时通过双向时间比对实现导航主站和导航从站之间以及导航从站和导航从站之间的时频同步；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种信号融合式的无线电导航系统，其特征在于，包括若干固定导航站和监控中心，固定导航站部署在拟覆盖区域周边，用于提供无线电导航定位信号；固定导航站包括可作为全网的时间基准、外源时间同步以及用户终端的固定导航主站和用于数据采集、差分增强数据播发的若干固定导航从站；所述监控中心与导航主站通过宽带自组网连接，用于实现站网管控；其中，所述导航主站与导航从站可组建差分增强网络和数据传输网络并向终端设备提供PNT服务。2.根据权利要求1所述的一种信号融合式的无线电导航系统，其特征在于，所述双频信号为码分扩频增强导航信号和时分扩频导航信号。3.根据权利要求1所述的一种信号融合式的无线电导航系统，其特征在于，所述导航主站和导航从站上设置有时间间隔计数器；其中，导航主站和导航从站通过时间间隔计数器获得信号时差，然后基于TDMA信号体制和微波双向时间比对算法实现时间同步。4.一种导航定位授时方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长根，杨健，薛玉斌，
申请(专利权)人：成都中科比智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：