[发明专利]临时陆基导航方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种临时陆基导航方法和系统，属于无线电导航领域。

背景技术

迄今为止，我们所依赖的导航系统基本上是在第二次世界大战期间及以后逐渐发展起来的，虽然设备技术在不断改进，然而体制却基本保持不变，有自主式导航系统和无线电导航系统两类。

自主式导航系统，不依赖地面导航台，因为用推算的方法得出当前的位置，因此也是推算导航系统；60年代开始，惯性导航系统(Inertial Navigation System，简称INS)，先后在航海和航空领域中大量投入使用；还有一种航空自主式导航系统是1945年左右开始发展的多普勒导航系统。

无线电导航系统是应用最为广泛的导航系统。早期的无线电导航系统都是在陆上设立导航台，发射无线电信号；装在飞机上的导航设备接收导航台发射的无线电信号或与导航台配合工作，给飞机的驾驶人员指示出他们的实时位置。由于这类无线电导航系统工作的基础是设在陆上的导航台，因此称为陆基无线电导航系统。这类导航系统主要有：全向无线电信标、罗兰-C、奥米加系统、仪表着陆系统、甚高频全向方位/测距装置(VHF Omni-directionalRange/Distance Measuring Equipment，简称VOR/DME)、塔康系统等等。

近年来发展极为迅速的另一种无线电导航系统是卫星导航。这种类型的导航系统虽然仍属于无线电导航，但是其工作基础是沿地球轨道飞行的卫星，其导航定位的基本方法主要是距离一距离法。由于卫星导航系统具有体积小、精度高、可靠性高、使用方便、快捷等突出优点，很快就在航空导航领域占领了主导地位，大量使用在各种飞行器上。但是，卫星导航系统在导航领域应用方面的局限性也很明显，主要是受制于卫星所有国，易受干扰和欺骗等，而且卫星本身易遭摧毁，可靠性得不到保证。

伪卫星定位和导航技术也是目前非常热门的一个研究方向。但一般意义上的伪卫星是建立在卫星导航基础上的，无论是伪卫星本身的定位、功能的实现都需要利用轨道卫星；而且其功能也只是作为卫星导航的一个补充和加强，当卫星信号关闭时，伪卫星系统无法独立工作。

鉴于目前卫星导航系统的广泛应用，在普通情况下我们可以采用卫星导航；而鉴于卫星导航系统的脆弱性，有必要提供一种可靠性较高、能临时部署的导航系统。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种临时陆基导航方法和系统，它能临时部署，可靠性高，不依赖于现有的系统外的导航定位工具，完全依靠自身的设备实现对飞行器的导航定位。

本发明提供了一种利用空中中继的导航定位方法。利用一种留空时间长的飞行器把陆基的导航基准接力传送到更远的空间区域，从而提供导航定位的保障。这种接力可视为一种二级定位导航：地面站是陆基的导航点，从陆基导航点到中继机为第一级，从中继机到用户为第二级，这两级定位方法均采用无线电定位。本发明具有可靠性高、导航范围可控、使用灵活、费效比较高等特点。

基于本发明提出的临时陆基导航方法，构建一种临时陆基导航系统是前提。本发明提出的一种临时陆基导航系统由Z架主控中继机、M架非主控中继机、N个地面站及用户组成。其中M大于等于三；N大于等于二；Z大于等于一，数量约为M的四分之一，不能整除时向上取整。

在半径约为500km的圆周范围内，若主控中继机、非主控中继机均位于20km左右的平流层，那么由一架主控中继机、三架非主控中继机、三个地面站和用户组成的系统即可实现在此范围内的区域临时陆基导航。而如果需要在更大的范围内用本发明临时陆基导航系统来实现导航，则需要更多的主控中继机、非主控中继机和地面站。

中继机，包括Z架主控中继机和M架非主控中继机，均位于平流层及以下的空中，相邻的中继机之间处于视距范围内；N个地面站置于中继机下方平坦区域，保证可视仰角范围大，且彼此间隔一定距离D，根据中继机高度的不同，D的范围取几千米至几千千米。

主控中继机、非主控中继机、地面站、用户上均包含发射接收设备，用于接收发射信号；

主控中继机、非主控中继机、地面站、用户上均包含中心处理器，用于控制各自的信号流程；

主控中继机、非主控中继机、地面站上还包括测距码生成器，用于产生测距码；

主控中继机、非主控中继机和地面站还包括信号回发设备，用于回发信号；

主控中继机、非主控中继机上还包括导航解算设备，用于解算自身位置，其中主控中继机上的导航解算设备还用于解算用户的位置；导航解算设备中包含大地高程数据库；

主控中继机、非主控中继机上还包括高度计，用于测量本机距地面绝对高度；