[发明专利]卫星星历误差

说明书

技术领域

本发明涉及卫星星历误差，且更具体地(尽管不只是)涉及对由其引起的地理位置测量误差的确定和/或补偿。

背景技术

卫星星历或星历组(ephemeris set)是至少六个参数连同相关联时刻的列表，根据这些参数，有可能计算出地球轨道卫星在空间中的位置和速度。出于多种原因，它是重要的参量，但在地理定位领域中有一个尤为重要的用途，即对造成未经许可使用或干扰卫星远程通信信道的地基发射机或地面站进行定位。在使用常规地理定位技术之前有必要获得卫星星历信息。星历具有取决于其坐标系的格式。开普勒要素最常见地是指参考哪个位置描述轨道体(orbiting body)从地球原点到空间中固定点的运动。这种类型的两种最常见参照系是地心惯性坐标系(ECI)和地心固定坐标系(ECF)。

未经许可访问卫星是一个问题，包括从仅仅造成不方便访问卫星，到完全拒绝合法用户访问卫星。由于基于卫星的服务的迅速扩大、个人卫星通信的出现、轨道卫星所占据的对地静止弧的日益拥塞和电视广播的干扰，造成干扰日益增多。干扰通常可能由人为过失(例如，天线未对准)或设备故障造成，但其也可能表示蓄意试图盗用带宽或拒绝为合法用户服务。

为根除卫星干扰，有必要对造成干扰的地面站发射机进行地理定位。这种地理定位是众所周知的，且当前卫星星历误差是不准确度的重要(通常是最主要的)来源。

在IEEE Trans.on Aerospace and Electronic Systems(1982年3月，AES-18卷，第2期)中，P C Chestnut描述了定位未知信号源的基本技术：它包括确定信号副本(replica)从信号源沿两个独立信号路径传播到接收站的到达时间差(TDOA)和/或到达频率差(FDOA)。TDOA和FDOA在现有技术中也分别称为时差(DTO)和频差(DFO)或差分多普勒。在IEEE Trans.on Acoustics Speech and Signal Processing(1981年6月，ASSP-29卷，第3期)上发表的“Algorithms for Ambiguity FunctionProcessing”一文中，S Stein描述了根据两个接收的信号确定DTO和DFO。该技术包括用所接收信号相对于彼此的试验时移和频偏来计算它们之间的相关性。使该相关性最大化的时移和频偏是所需的DTO和DFO，受到对卫星中所引入的偏移的校正。根据DTO和DFO可以确定(地理定位)地球表面上的干扰发射机位置，如美国专利号5,008,679中所公开的。该专利公开了利用两个对地静止中继卫星使用TDOA(或DTO)和FDOA(或DFO)测量对目标发射机的定位。恒定(constant)TDOA或FDOA的点的所在地是与地球表面相交以定义被称为位置线(LOP)的曲线的一个表面。TDOA和FDOA的测量提供了在待确定的目标发射机的位置处交叉的两个LOP。

美国专利号6,018,312(Haworth)公开了借助于卫星、使用相位相干参考信号进行误差校正的地理定位。美国专利号5,594,452(Webber等人)中公开了使用宽带方法的相关技术。美国专利号6,618,009(Griffin等人)涉及用时变DTO和DFO的地理定位。美国专利号6,677,893(Rideout等人)涉及用频率捷变干扰的地理定位。

美国专利号6,018,312的相干参考技术减轻了星历误差的影响：随着目标-参考分离被减小，这些影响被减少。不幸的是，即使使用相对接近目标发射机的参考发射机，星历误差仍然通常是地理定位结果中的主要不确定因素。

现有技术的地理定位的精确度高度取决于在计算中使用的两个卫星星历的精确度。一般进行的卫星距离测量(ranging measurement)以及随后的星历计算仅精确到使得地面站能够追踪卫星。有时生成更详细的星历数据以使得卫星操作者能够计算操纵需求，但这些一般要花费24小时来计算而且当然并不会提供给网络用户。获取精确地理定位所必需的高精度星历并不常见，且星历误差经常是地理定位结果中不精确度的主要来源。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于确定卫星星历误差和/或补偿对因为卫星星历误差引起的地理定位测量中的误差的技术。

本发明提供了一种补偿或校正卫星星历误差的方法，包括以下步骤：

a.确定与信号副本相关联的时间差和频率差的至少一个，该信号副本是经由不同卫星从已知位置的校准发射(calibration transmitting)装置接收的；和