[发明专利]一种适用于姿态机动卫星的导航定位方法

说明书

本发明提供了一种适用于姿态机动卫星的导航定位方法，属于卫星导航技术领域。本发明根据卫星姿态机动情况，在卫星上表面布置多个导航天线，根据卫星平台提供的姿态信息，用信息融合的手段将两个天线接收到的导航信号折算到一个天线相位中心，实现在卫星平台大幅度姿态机动情况下的高精度连续导航。本发明可以用于精密定轨。

技术领域

本发明涉及一种适用于姿态机动卫星的导航定位方法，特别适用于大幅度姿态机动卫星的高精度测量，属于空间飞行器技术领域。

背景技术

高精度高稳定性高可靠性卫星导航接收机广泛应用于航天航空等高科技领域中。卫星导航接收机由天线和导航处理机组成，天线放置在卫星表面观测条件较好的位置，接收来自于天顶方向的导航信号，导航处理机接收来自于天线的射频信号，将射频信号放大滤波下变频处理后，由基带处理部分完成信号处理和导航解算，计算出位置速度。

如果卫星处于三轴稳定姿态，则可将导航天线布置在卫星上表面，在轨运行期间就可连续地接收导航信号，完成导航定位功能。如果卫星进行大幅度姿态调整，或者编队卫星完成绕飞，转动等任务时，安装在上表面的天线可能会被遮挡，造成导航定位中断，从而无法提供连续的位置服务。对于需要完成综合精密定轨的卫星来说，星体姿态的调整一方面造成观测数据中断，另一方面，姿态调整造成卫星天线相位中心与星体质心转换时面临困难，造成大幅度姿态机动卫星的观测数据质量不足以完成综合精密定轨。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：克服现有技术不足，提供一种适用于姿态机动卫星的导航定位方法，提高定位精度。

本发明的技术解决方案是：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，该方法步骤如下：

(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延时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。

(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。

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。