[发明专利]基于差分卫星导航的垂直返回运载器着陆段导航方法

权利要求书

1.基于差分卫星导航的垂直返回运载器着陆段导航方法，其特征在于，所述方法为：当所述垂直返航运载器的着陆区域存在已建好的地面差分站网络时，采用差分站网络+定点增强方式进行垂直返回运载器的着陆段导航；当所述垂直返航运载器的着陆区域不存在已建好的地面差分站网络时，采用单基站方式、三基站方式或四基站方式进行垂直返回运载器的着陆段导航。

2.根据权利要求1所述导航方法，其特征在于，所述差分站网络+定点增强方式具体为：在已建好的地面差分站网络中，在所述垂直返回运载器着陆点为圆心、5m—150m为半径的范围内增设GNSS地面差分基站，或在垂直返回运载器着陆前1—2天时，于距离运载器着陆点5m—150m范围内，沿运载器返回方向，布置高精度的GNSS接收机和信息处理及发射装置形成临时基站；所述临时基站自身的测量信息与已有的所述差分站网络进行信息融合，并将信息融合后的伪距和载波相位改正数发送至垂直返回运载器的导航接收机上利用所述载波相位改正数进行点位坐标计算实现垂直返回运载器的着陆段导航。

3.根据权利要求2所述导航方法，其特征在于，所述GNSS接收机的精度范围为2.5mm—10mm。

4.根据权利要求1所述导航方法，其特征在于，所述采用单基站方式、三基站方式和四基站方式进行垂直返回运载器的着陆段导航的具体过程为：在所述垂直返回运载器着陆点附近布置多个独立的GNSS地面差分基站，或在所述垂直返回器着陆前1—2天，于距离运载器着陆点5m—150m范围内，沿运载器返回方向，布置高精度的GNSS接收机和信息处理及发射装置，形成单站方式临时基站、三站方式临时基站或四站方式临时基站；所述单站方式临时基站、三站方式临时基站或四站方式临时基站均包括基准站和流动站；所述单站方式临时基站、三站方式临时基站或四站方式临时基站将伪距和相位改正数发送至垂直返回运载器的导航接收机上利用所述相位改正数进行点位坐标计算实现垂直返回运载器的着陆段导航。

5.根据权利要求4所述导航方法，其特征在于，所述单站方式临时基站为：在以所述垂直返回运载器着陆点为圆心、5m—150m为半径的范围内设置一个布站地点来布置GNSS地面差分基站；

所述三站方式临时基站为：在以所述垂直返回运载器着陆点为圆心、5m—150m为半径的范围内设置一个布站地点布置第一个GNSS地面差分基站；确定第一个GNSS地面差分基站位置后，在偏离垂直返回运载器轨迹纵平面一侧15°的方向，距离所述第一个GNSS地面差分基站10～25km的位置上布置第二个GNSS地面差分基站；在偏离垂直返回运载器轨迹纵平面另一侧45°方向，距离所述第一个GNSS地面差分基站10～15km的位置上布置第三个GNSS地面差分基站，并使三个所述GNSS地面差分基站成正三角形；

所述四站方式临时基站为：在以所述垂直返回运载器着陆点为圆心、5m—150m为半径的范围内设置一个布站地点布置第一个GNSS地面差分基站；确定第一个GNSS地面差分基站位置后，在所述垂直返回运载器轨迹纵平面飞行反方向，距离第一个GNSS地面差分基站10～25km上布置第二个GNSS地面差分基站；然后，布置第三个GNSS地面差分基站和第四个GNSS地面差分基站使所述第三个GNSS地面差分基站和第四个GNSS地面差分基站与第二GNSS地面差分基站共同构成以第一基GNSS地面差分基站为几何中心的正三角形的基站阵型。

6.根据权利要求2或5所述导航方法，其特征在于，所述载波相位改正数以及点位坐标计算过程为：

步骤一：利用模型计算整数所述模型为：

其中，ρ为伪距值，为载波相位值，上标j代表卫星编号，下标i代表测站编号，在差分定位中，i＝b为基准站，i＝m为流动站，模型中出现的括弧(1)代表第1个历元；

步骤二：利用上述模型进行变换，获得如下模型：

其中，表示整数；为j卫星在基准站B的第1个历元的伪距值，为j卫星在基准站B的第1个历元的比例化的相位值，λ为载波波长；

步骤三：利用步骤一和步骤二的所述模型定义载波相位对应的距离值，所述距离值为：

其中，所述载波相位的距离值的数字解接近于伪距；

步骤四：在基准站上利用静态方法测定所述基准站的地心坐标，对每一颗卫星都根据基准站的地心坐标和由星历计算的卫星坐标求出真正的站心距离同时根据公式(1-3)获得载波相位距离并且所述站心距离与所述载波相位距离之间存在不符值，不符值模型为：

其中，是由于为近似值而存在的计算误差，Σ为包括卫星钟差、接收机钟差、电离层效应、对流层效应、多径效应在内的误差总和；

步骤五：利用平均不符值模型获取第1个历元的平均不符值，所述平均不符值模型为：

其中，n为卫星数；

步骤六：通过第1个历元的平均不符值获得历元1的载波相位改正值，所述历元1的载波相位改正值为：

步骤七：根据步骤六所述历元1的载波相位改正值获得从历元t到历元t-1的载波相位改正值为：

步骤八：获得在历元t时的平均不符值为：

其中，n为在历元t时观测的卫星数；

步骤九：获得在历元t时的j卫星的相位改正值，所述历元t时的j卫星的相位改正值为：

所述公式(1-9)即为基准站发出的载波相位改正数；

步骤十：所述基准站通过数据链将载波相位改正数发送至流动站，供流动站计算坐标；

步骤十一：所述流动站收到载波相位改正数后，对所述载波相位改正数的相位值进行改正，改正后获得：

其中，为改正后的载波相位观测值，为载波相位观测值，为载波相位改正值；

步骤十二：获得基准站与流动站之间的单差观测值，所述单差观测值为：

步骤十三：利用两颗卫星之间的差值构成双差观测量，所述双差观测量为：

其中，流动站至少观测5颗卫星，进而构成4个方程，求解出流动站经过相位差分改正的精确坐标，流动站坐标即为点位坐标。