[发明专利]基于低轨卫星的自主导航信号增强方法

说明书

本发明公开了基于低轨卫星的自主导航信号增强方法，其利用搭载于低轨卫星上的载荷来实现，该载荷包括GNSS接收模块、主控模块、发射模块、高稳时钟模块、至少一套GNSS信号接收天线、以及至少一套增强信息发射天线；GNSS接收模块用来捕获跟踪导航卫星信号，并进行星上自主定轨和自主授时；主控模块用来与GNSS接收模块和发射模块交互数据；发射模块用来将星上自主定轨和自主授时的结果数据编码成电文并进行信号调制、播发；高稳时钟模块用来提供时频基准。本发明通过联合低轨卫星导航增强信息和导航卫星信号进行导航定位，可有效提高导航定位的精度、可用性和可靠性。另外，本发明不依赖地面站，相较地基增强技术，应用更灵活。

技术领域

本发明属于航空航天领域与卫星导航领域，具体涉及基于低轨卫星的自主导航信号增强方法。

背景技术

全球卫星导航系统(GNSS)能够提供全球范围内连续，实时的定位服务，被广泛地应用于国民经济建设的多个领域。现有的GNSS系统能够很好地解决大部分的应用需求，然而其也存在一定的脆弱性，包括：(1)信号容易受到干扰，GNSS信号到达地面天线口面的信号强度约为-150dBw至-160dBw,比噪声还要低几十dB。一旦地面有信号较强的干扰源，可能导致很大范围内卫星定位服务瘫痪；(2)信号穿墙能力弱，无法解决信号遮挡和室内定位的问题；(3)目前中高轨导航卫星轨道周期约12小时或者24小时，中轨对应的单次过境可见弧段约为几个小时，卫星和地面接收机之间的相对几何构型变化较慢，对应地造成精密定位需要收敛的时间比较长。由于现有GNSS系统存在以上的问题，需要进一步建设导航增强系统来进一步扩展和完善GNSS导航定位性能和体系。

目前大部分星基导航增强系统都是采用信息增强的方式，即利用地面监测网络计算轨道、钟差、电离层误差、完好性指标等方面的信息上注到通信卫星上，再利用通信卫星转发至地面用户。用户端解码得到信息，再用于改正本地观测值获得更高精度的定位效果。信息增强可以说是一种锦上添花的功能，在GNSS有效的区域，他能够提升GNSS定位的服务性能，把定位效果做的更好；但是GNSS无法工作或者定位性能不好的区域，信息增强也无能为力。所以，如何解决GNSS信号脆弱性的问题，是GNSS研究的重要课题，其中通过天基或者地基的形式对GNSS信号进行增强成为改善GNSS信号脆弱性,提高其导航定位性能的重要手段。现有的GNSS信号增强手段，包括伪卫星、GPS转发器等设备都是地基增强手段，服务范围很小，而且设备昂贵，难以广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种低轨卫星自主导航增强载荷及基于低轨卫星的自主导航信号增强方法。

本发明提供的低轨卫星自主导航增强载荷，至少包括：

GNSS接收模块、主控模块、发射模块、高稳时钟模块、至少一套GNSS信号接收天线、以及至少一套增强信息发射天线；

GNSS信号接收天线、GNSS接收模块、主控模块、发射模块、增强信息发射天线顺次相连；

所述GNSS接收模块用来根据GNSS信号接收天线接收的GNSS导航卫星信号，捕获跟踪全球或区域导航卫星信号，进行星上自主定轨和自主授时；并输出秒脉冲信号进行整星授时、以及驯服高稳时钟模块；

所述主控模块用来供电、并与GNSS接收模块和发射模块交互数据；

所述发射模块用来将星上自主定轨和自主授时的结果数据编码成电文并进行信号调制，获得低轨卫星导航增强信息，通过所述增强信息发射天线进行播发；

所述高稳时钟模块同时连接所述GNSS接收模块和所述发射模块，用来提供低轨卫星导航增强信息发射的时频基准。

进一步的，所述主控模块还用来与综合电子系统交互数据。

所述主控模块还用来与综合电子系统交互数据，包括：

将低轨卫星自主导航增强载荷的工作状态发送给综合电子系统；