一种低轨卫星导航增强系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例公开一种低轨卫星导航增强系统及方法。在一具体实施方式中，该系统包括导航载荷、星上设备和地面设备；其中，所述导航载荷，用于生成并发送GNSS原始测量数据和星间测距信息；所述地面设备，用于根据所述GNSS原始测量数据、所述星间测距信息和导航信号生成并发送导航增强信息；所述星上设备，用于传输所述GNSS原始测量数据、所述星间测距信息和所述导航增强信息。该实施方式可为地表以上空天用户提供连续可靠的定位、测速与授时服务，尤其适用400km以上的低轨、中轨以及高轨空间飞行器。行器。行器。

【技术实现步骤摘要】
一种低轨卫星导航增强系统及方法


[0001]本专利技术涉及空间通信与导航
更具体地，涉及一种低轨卫星导航增强系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，现有的卫星导航系统主要包括我国的北斗系统、美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统和欧洲的伽利略系统，这些导航系统大部分部署在MEO轨道，少数卫星涉及GEO轨道。而且上述导航系统主要采用对地发射L波段的导航信号，信号可以覆盖地表以上大气内部以及低轨空间，但对MEO和LEO的轨道覆盖性较差，难以为中高轨空间飞行器提供稳定的导航服务。
[0003]随着科学技术的发展，无论是中高轨空间飞行器的自主导航，还是探月和探火等科学研究，甚至是空间攻防，均亟需一种能够为空间飞行器提供稳定导航服务的导航系统，而未来大规模低轨星座的建设极有可能为空间飞行器提供新型导航手段。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种低轨卫星导航增强系统及方法，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0006]本专利技术第一方面提供了一种低轨卫星导航增强系统，该系统包括导航载荷、星上设备和地面设备；其中，
[0007]所述导航载荷，用于生成并发送GNSS原始测量数据和星间测距信息；
[0008]所述地面设备，用于根据所述GNSS原始测量数据、所述星间测距信息和导航信号生成并发送导航增强信息；
[0009]所述星上设备，用于传输所述GNSS原始测量数据、所述星间测距信息和所述导航增强信息。
[0010]可选地，所述导航载荷，还用于将所述导航增强信息处理为所述导航信号，并发送至自由空间。
[0011]可选地，所述导航载荷包括GNSS导航接收机、星载铷钟、导航信息处理模块、导航信号发射机、导航信号发射天线和星间测距模块；其中
[0012]所述GNSS导航接收机发送所述GNSS原始测量数据至所述星间路由，并发送第一脉冲信号至所述星载铷钟；
[0013]所述星载铷钟接收所述第一脉冲信号，并分别发送第二脉冲信号至所述星间测距模块和所述导航信号发射机；
[0014]所述星间测距模块接收所述第二脉冲信号，并发送所述星间测距信息至所述星上设备；
[0015]所述导航信息处理模块接收所述导航增强信息，并发送所述导航信号至所述导航
信号发射机；
[0016]所述导航信号发射机接收所述导航信号并通过所述导航信号发射天线辐射至自由空间。
[0017]可选地，所述星上设备包括星载路由和馈线链路；其中
[0018]所述星载路由接收所述GNSS原始测量数据和所述星间测距信息，并发送至所述馈线链路；
[0019]所述馈线链路接收所述GNSS原始测量数据和所述星间测距信息，并发送至所述地面设备；
[0020]所述馈线链路接收所述导航增强信息，并发送至所述星载路由；
[0021]所述星载路由接收所述导航增强信息，并发送至所述导航信息处理模块。
[0022]可选地，所述地面设备包括导航信号监测站、导航数据处理中心和上注站；其中
[0023]所述上注站接收所述馈线链路发送的所述GNSS原始测量数据和所述星间测距信息，并发送至所述导航数据处理中心；
[0024]所述导航信号监测站接收所述导航信息后发送检测信息至所述导航数据处理中心；
[0025]所述导航数据处理中心发送所述导航增强信息至所述上注站；
[0026]所述上注站接收所述导航增强信息，并发送至所述馈线链路。
[0027]可选地，所述导航信号发射天线包括前向发射天线和后向发射天线；其中
[0028]所述前向发射天线设置于第一方向的正向，所述后向发射天线设置于所述第一方向的负向，所述第一方向为低轨卫星的飞行方向。
[0029]可选地，所述前向发射天线指向第二方向的负向偏转15
°
，所述后向发射天线指向第二方向的负向偏转15
°
，所述第二方向为低轨卫星的俯仰方向。
[0030]可选地，所述前向发射天线和所述后向发射天线均可发射宽波束导航信号，所述宽波束半锥角为55
°
。
[0031]可选地，所述导航信号为C频段导航信号，载波波长范围为5cm
‑
7cm。
[0032]本专利技术第二方面提供了一种低轨卫星导航增强方法，该方法包括
[0033]利用导航载荷，生成并发送GNSS原始测量数据和星间测距信息；
[0034]利用地面设备，根据所述GNSS原始测量数据、所述星间测距信息和导航信号生成并发送导航增强信息；
[0035]利用星上设备，传输所述GNSS原始测量数据、所述星间测距信息和所述导航增强信息。
[0036]本专利技术的有益效果如下：
[0037]本专利技术公布了一种低轨卫星导航增强系统，可为地表以上空天用户提供连续可靠的定位、测速与授时服务，尤其适用400km以上的低轨、中轨以及高轨空间飞行器。
附图说明
[0038]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0039]图1示出本专利技术实施例提供的低轨卫星导航增强系统示意图。
[0040]图2示出本专利技术实施例提供的低轨卫星导航增强系统中导航增强天线布置示意
图。
[0041]图3示出本专利技术实施例提供的低轨卫星星座的导航增强系统信号波束示意图。
[0042]图4示出本专利技术实施例提供的低轨卫星导航增强系统应用示意图。
具体实施方式
[0043]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0044]现有的导航系统主要采用对地发射L波段的导航信号，信号可以覆盖地表以上大气内部以及低轨空间，但对MEO、LEO的轨道覆盖性较差，难以为中高轨空间飞行器提供稳定的导航服务。
[0045]有鉴于此，本专利技术的一个实施例提供了一种低轨卫星导航增强系统，该系统包括导航载荷、星上设备和地面设备；其中，所述导航载荷，用于生成并发送GNSS原始测量数据和星间测距信息；所述地面设备，用于根据所述GNSS原始测量数据、所述星间测距信息和导航信号生成并发送导航增强信息；所述星上设备，用于传输所述GNSS原始测量数据、所述星间测距信息和所述导航增强信息。
[0046]具体的，本实施例提供了一种面向空间飞行器的低轨卫星导航系统，通过在低轨星座卫星的卫星运动方向部署宽波束导航信号发射装置，可为空间飞行器提供导航服务。
[0047]进一步的，所述导航增强信息包括：导航精度信息和完好性信息，其中导航精度信息包括本导航增强系统中各卫星的精确轨道数据，导航星时钟模型等信息。完好性信息则包括本导航增强系统中各卫星的工作状态、导航增强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低轨卫星导航增强系统，其特征在于，该系统包括导航载荷、星上设备和地面设备；其中，所述导航载荷，用于生成并发送GNSS原始测量数据和星间测距信息；所述地面设备，用于根据所述GNSS原始测量数据、所述星间测距信息和导航信号生成并发送导航增强信息；所述星上设备，用于传输所述GNSS原始测量数据、所述星间测距信息和所述导航增强信息。2.根据权利要求1所述的低轨卫星导航增强系统，其特征在于，所述导航载荷，还用于将所述导航增强信息处理为所述导航信号，并发送至自由空间。3.根据权利要求2所述的低轨卫星导航增强系统，其特征在于，所述导航载荷包括GNSS导航接收机、星载铷钟、导航信息处理模块、导航信号发射机、导航信号发射天线和星间测距模块；其中所述GNSS导航接收机发送所述GNSS原始测量数据至所述星间路由，并发送第一脉冲信号至所述星载铷钟；所述星载铷钟接收所述第一脉冲信号，并分别发送第二脉冲信号至所述星间测距模块和所述导航信号发射机；所述星间测距模块接收所述第二脉冲信号，并发送所述星间测距信息至所述星上设备；所述导航信息处理模块接收所述导航增强信息，并发送所述导航信号至所述导航信号发射机；所述导航信号发射机接收所述导航信号并通过所述导航信号发射天线辐射至自由空间。4.根据权利要求3所述的低轨卫星导航增强系统，其特征在于，所述星上设备包括星载路由和馈线链路；其中所述星载路由接收所述GNSS原始测量数据和所述星间测距信息，并发送至所述馈线链路；所述馈线链路接收所述GNSS原始测量数据和所述星间测距信息，并发送至所述地面设备；所述馈线链路接收所述导航增强信息，并发送至所述星载路由；所述星载路由接收所述导航增强信息，并发送至所述导航信息处理模块。5.根据权利要求4所述的低...

【专利技术属性】
技术研发人员：李常亮，尹德义，薛彬，高伊萱，刘丽，
申请(专利权)人：航天科工空间工程发展有限公司，
类型：发明
国别省市：