[发明专利]一种适用于姿态机动卫星的导航定位方法

权利要求书

1.一种适用于姿态机动卫星的导航定位方法，所述卫星星体的表面布置N个天线，N≥2，保证卫星姿态转动过程中N个天线总共能接收到至少四颗导航卫星信号，其特征在于步骤如下：

(1)、分别对每个天线接收的各颗导航卫星的信号进行捕获、跟踪处理，得到每个天线接收到的各颗卫星的原始观测量，所述原始观测量包括卫星伪距、载波多普勒及卫星星历信息；

(2)、根据各颗卫星的原始观测量，进行定位解算，得到载体在ECEF坐标系中的概略位置并将其转换为纬度、经度、高度(L_b,λ_b,h_b)；

(3)、选取一个天线作为主天线，根据卫星本体坐标系到ECEF坐标系的转换矩阵以及卫星本体坐标系下其他天线到主天线基线矢量计算ECEF坐标系下其他天线与主天线之间的基线矢量具体有公式如下：

其中，o∈[1,N],且o≠m,m∈[1,N]；

(4)、根据步骤(1)所获得的各颗导航卫星的星历信息，计算得到各颗导航卫星的位置再结合载体在ECEF坐标系中的概略位置计算载体到第k颗导航卫星间的单位方向矢量

(5)、根据其他天线与主天线之间的链路时延差τ_mo、ECEF坐标系下其他天线与主天线之间的基线矢量将其他天线接收到的导航卫星的伪距，拟合成主天线接收对应导航卫星的伪距；

对于第o个天线接收到的第k号导航卫星的伪距拟合成第m个天线接收到的第k号导航卫星的伪距的计算公式为：

(6)、根据主天线所接收到的所有卫星的伪距、拟合得到的主天线接收其他天线所收到的卫星伪距及相应的卫星星历信息，完成定位解算得到精确的载体位置。

2.根据权利要求1所述的一种适用于姿态机动卫星的导航定位方法，其特征在于任一其他天线A和主天线B之间的射频链路的时延差τ_AB，通过下列方法确定：

(1.1)、采用同频转发器对卫星信号进行转发，转发天线与天线A和天线B等距；

(1.2)、通过各自的射频信道将天线A和天线B接收到的射频信号滤波、放大、下变频处理，生成模拟中频信号IF_A和IF_B；两个射频通道采用同源时钟；

(1.3)、对模拟中频信号IF_A和IF_B进行采样，得到数字中频信号DIF_A和DIF_B，对数字中频信号DIF_A和DIF_B分别进行捕获，跟踪处理，得到A天线原始观测量和B天线原始观测量，所述原始观测量包括卫星伪距、载波多普勒；

(1.4)、分别根据A天线原始观测量和B天线原始观测量完成单点定位，得到A天线对应的钟差τ_A和B天线对应的钟差τ_B；

(1.5)、将A天线对应的钟差τ_A和B天线对应的钟差τ_B作差，获取天线A与天线B的射频链路的时延差τ_AB，具体公式如下：

τ_AB＝τ_A-τ_B。

3.根据权利要求1所述的一种适用于姿态机动卫星的导航定位方法，其特征在于载体在ECEF坐标系中的概略位置通过下列方法获得：

当存在任一天线接收到的卫星数目大于等于4时，则选择该天线的伪距与星历信息，完成单点定位，得到载体在ECEF坐标系中的概略位置否则，选取某一天线作为主天线，将其他天线接收到的其他卫星伪距折算为该主天线接收该卫星的伪距，然后根据主天线收到的卫星伪距和折算后卫星伪距及卫星星历信息完成单点定位，得到载体在ECEF坐标系中概略位置

4.根据权利要求3所述的一种适用于姿态机动卫星的导航定位方法，其特征在于所述将其他天线接收到的其他卫星伪距折算为该主天线接收到该卫星的伪距的具体方法为：

表示折算到主天线的第k颗星的伪距，m∈[1,N]，为第o个天线收到的第k颗导航卫星的伪距，o∈[1,N]，且o≠m，τ_mo表示第ο个天线与第m个天线的射频链路的时延差。