[发明专利]一种接收极弱GNSS信号的高轨卫星定轨方法

权利要求书

1.一种接收极弱GNSS信号的高轨卫星定轨方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1：通过高轨卫星星载的星敏感器与地球敏感器获取高轨卫星的粗略位置信息，通过保存的初始GNSS星历计算GNSS卫星的位置和速度，结合获取的高轨卫星的粗略位置信息与GNSS卫星的位置和速度，计算GNSS卫星可见性并预估GNSS信号的多普勒频率范围；

步骤2：在预估的多普勒频率范围内开设多个载波多普勒搜索通道，并确定相应多普勒效应的本地C/A码以及每个通道的载波频率搜索范围；

在每个载波多普勒搜索通道内，使用该载波多普勒搜索通道对应的本地载波消除GNSS信号的载波，使用匹配滤波器和FFT进行码相位以及在确定的载波频率搜索范围内的残余多普勒频率的同步搜索；使用匹配滤波器非相干累加平衡输出对码多普勒造成的相干积分衰减进行补偿；生成本地电文，估计GNSS信号中的导航电文，筛选正确载波多普勒频率与导航电文组合；

步骤3：对地球电离层时延进行补偿，根据GNSS信号的码相位与多普勒频率得到的伪距与伪距率，结合GNSS卫星状态构造伪距模糊度，由导航滤波器定轨；

步骤4：判断各载波多普勒搜索通道的GNSS信号是否可连续捕获，一旦某载波多普勒搜索通道可连续捕获GNSS信号，则连续解调GNSS信号中的导航电文，更新GNSS星历。

2.根据权利要求1所述的接收极弱GNSS信号的高轨卫星定轨方法，其特征在于，步骤2具体包括：

S1、在预估的多普勒频率范围内开设多个载波多普勒搜索通道，并确定包含相应多普勒效应的160ms本地C/A码；

S2、在每一载波多普勒搜索通道，使用对应的本地载波消除GNSS信号的载波，使用8*20ms的匹配滤波器进行码相位与±50Hz内的残余多普勒频率的同步搜索，使用匹配滤波器非相干累加平衡输出对码多普勒造成的相干积分衰减进行补偿；

S3、在本地生成2^（8-1）组，即128组8比特的本地电文，与匹配滤波器输出的8点数据相乘，产生新的128组8点数据；

S4、对每一组8点数据计算FFT功率谱并检测功率谱峰值；

S5、当本地C/A码与GNSS信号的C/A码、本地电文与导航电文完全一致对其时，FFT计算得到的功率谱峰值最大，通过阈值判断与峰值比较，确定GNSS信号的载波多普勒频率、C/A码与导航电文；

S6、比较相邻载波多普勒搜索通道的载波多普勒频率检测结果和导航电文估计结果，将导航电文造成的伪多普勒效应排除。

3.根据权利要求2所述的接收极弱GNSS信号的高轨卫星定轨方法，其特征在于，所述使用匹配滤波器非相干累加平衡输出包括：

S1、按照半码片移位来生成并存储包含多普勒效应的160ms本地C/A码；

S2、在得到GNSS信号的多普勒频率范围后，选取包含对应频移的本地C/A码与匹配滤波器相干积分运算；

S3、将每个载波多普勒搜索通道对应的码多普勒转换为相应的码片位移大小，与当前使用的本地C/A码的码片位移进行比较，得到位移差并转换为采样点间隔X；

S4、在GNSS信号随时间按采样点进入匹配滤波器运算的过程中，每次运算都选取相距X采样点的两个匹配滤波器输出进行非相干累加，从而消减相干积分衰减，平衡匹配滤波器的输出。

4.根据权利要求1所述的接收极弱GNSS信号的高轨卫星定轨方法，其特征在于，步骤3所述的对地球电离层时延进行补偿包括：

把GNSS信号的电离层折射现象作近似处理，即假设折射现象有对称关系，建立近似模型。

5.根据权利要求1所述的接收极弱GNSS信号的高轨卫星定轨方法，其特征在于，步骤1所述的通过高轨卫星星载的星敏感器与地球敏感器获取高轨卫星的粗略位置信息包括：

通过地球敏感器测量到的张角计算地心矢量与地心距，通过星敏感器测量恒星矢量，采用Ls滤波方法对高轨卫星的位置、速度进行估计。