[发明专利]用于导航和/或大地测量的卫星系统

说明书

根据本发明的用于导航和/或大地测量的卫星系统提供有多个MEO卫星，每个MEO卫星具有专用时钟，所述多个MEO卫星以分布式方式布置在轨道平面当中并围绕地球轨道运行，其中多个MEO卫星，特别是八个MEO卫星位于每个轨道平面中。此外，根据本发明的卫星系统设置有多个LEO卫星和/或多个地面站。每个MEO卫星具有两个光学终端，用于通过激光器双向传输光学自由空间信号，其中第一和/或第二MEO卫星分别在同一轨道平面中向前轨道运行，并且第一和/或第二MEO卫星在后面轨道运行。通过所述光学自由空间信号，每个轨道平面的所述MEO卫星的时钟彼此同步，以形成适用于所述轨道平面的轨道平面时间。

本专利申请要求于2017年7月22日提交的德国专利申请10 2017 111 091.7的优先权，其内容通过引用合并于本专利申请。

本发明涉及用于导航和/或大地测量的卫星系统。

当前的卫星导航系统发射射频范围(L波段)内的信号。信号的频率是从原子钟导出的。卫星的轨道和时钟的放置是由地面测量确定的。这些系统也用于大地测量。此外，还开展了一些大地测量的具体任务，如GRACE、GOCE和LAGEOS。

当前的卫星导航系统存在一些缺点。例如，当前的导航系统非常强烈地依赖于复杂的地面基础设施。由于当前卫星导航系统中的单向测量，很难将时间、高度和对流层延迟分开。确定飞行方向上的轨道分量是特别困难的。即使已知的系统也用于大地测量，它们也不是为此目的而配置的。

Plag,HP.,Pearlman,M：全球大地测量观测系统：满足2020年全球社会对变化中的行星的要求，参考文件(V0.18)，国际大地测量协会全球大地测量观测系统IAG/GGO、GGOS2020网页，20.03.2008，http://www.iag-ggos.org/sci/ggos2020/versions/GGOS2020_REF_DOC_V0.18.pdf描述了国际大地测量协会(IAG)全球大地测量观测系统(GGO)的概念(参见第8页左栏第2段)。该全球大地测量观测系统由五个观察平面组成(参见第144页，图70)具有地面站的平面1、LEO卫星的平面2、MEO/GEO卫星的平面3、行星的平面4和类星体的平面5。平面1至3对应于本申请权利要求1中要求保护的系统。对于GGOS概念，建议使用最新的技术，例如，卫星之间的光传输和卫星中的高精度光学时钟(参见第151页左栏第1段)。

Gill,P.,Margolis H.S.,et al.：空间光学原子钟。技术支持文件，国家物理实验室，英国，2008年11月，http://www.npl.co.uk/upload/pdf/atomic_clocks_space.pdf描述了空间应用光学时钟的技术可能性。这里，还提出了光学时钟的使用和通过光学传输的卫星之间的通信(参见第25页，第73页，第3.5.1.3章，第74页，第3.5.1.4章)。

US-A-2016/0065308公开了一种用于光宽带自由空间通信的卫星通信系统。该系统包括具有八个卫星的示例性MEO卫星星座(参见图1)，形成地球波段的相干覆盖(即：公共轨道)。MEO卫星星座的每个卫星都与最近的相邻卫星光学连接，在前后轨道上运行(参见图1，第20段)。该MEO星座的卫星与地面站相连(参见图1，第23段)。还建议将LEO卫星和MEO卫星组合用于该卫星通信系统(参见第27段)。

本发明的目的是提供一种卫星导航系统，其在各个方面得到改进并且还适于在大地测量中使用。

根据本发明，该目的通过用于导航和大地测量的卫星系统来实现，其中该卫星系统设置有：

-多个MEO卫星(高度为10,000千米至30,000千米)，每个MEO卫星包括专用时钟，所述多个MEO卫星以分布式方式布置在轨道平面上并围绕地球轨道运行，其中多个MEO卫星，特别是八个MEO卫星位于每个轨道平面中，以及

-多个LEO卫星和/或多个地面站，