[发明专利]一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位方法及装置

权利要求书

1.一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)地面终端对卫星发送的下行同步信号和下行广播信道分别进行定时同步检测和广播信道检测；

(2)地面终端根据定时同步检测结果得到各个时刻的同步峰值信噪比，和相邻时刻伪距差，并根据下行广播信道检测结果得到各个时刻的卫星坐标；相邻两次测量时刻的伪距差为Δρ_i＝Δτ_i·T_s·c，其中，和分别为第i和i+1次测量的定时同步检测位置，N为测量次数，T_s是地面终端接收信号的采样时间间隔，c是光速；

(3)将峰值信噪比和伪距差组成特征向量，利用无监督学习中的数据聚类方法对测量结果进行分类；

(4)剔除非视距测量数据后，利用视距测量数据重新计算相邻时刻的伪距差；

(5)根据多个视距测量数据，联立伪距差方程，迭代计算地面终端的位置坐标；其中，伪距差方程表示为：

其中，(x_i,y_i,z_i)和(x_i+1,y_i+1,z_i+1)分别为第i和i+1个视距观察时刻的卫星坐标，Δρ_LOS,i为第i和i+1个视距观察时刻的伪距差值，(x,y,z)为地面终端坐标，(x_ini,y_ini,z_ini)为地面终端初始位置，n_i为伪距差误差；迭代求解如下方程B＝AX+n得到地面终端坐标，其中，X＝[x y z]^T，并且

N_LOS为视距测量数据样本个数；通过求解方程的最小二乘解并将结果作为新的(x_ini,y_ini,z_ini)进行迭代计算，直到相邻两次结果的偏差小于设定阈值停止迭代得到地面终端的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位方法，其特征在于，利用单颗低轨卫星周期性地传输下行同步信号和下行广播信道，下行广播信道中包括下行波束中心点坐标，以及卫星坐标或卫星轨道参数信息。

3.根据权利要求1所述的一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位方法，其特征在于，所述地面终端以固定时间间隔进行多次下行同步检测和下行广播信道检测，包含视距以及非视距环境下的测量结果。

4.根据权利要求1所述的一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位方法，其特征在于，所述步骤(2)中如果下行广播信道中包括卫星坐标，则地面终端直接通过检测下行广播信道得到卫星在各时刻的坐标；如果下行广播信道中包括卫星轨道参数信息，则地面终端通过检测下行广播信道中的卫星轨道参数计算得到各时刻的卫星坐标。

5.根据权利要求1所述的一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位方法，其特征在于，所述步骤(3)中数据聚类过程如下：首先根据步骤(1)和步骤(2)的测量数据得到一组样本集；随后根据样本特征判断样本集可分为几类；如果样本只有一类，则所有样本均为视距测量数据；如果样本可分为两类，则样本包含视距和非视距测量数据，并将所有样本根据样本特征归入相应的类。

6.根据权利要求5所述的一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位方法，其特征在于，所述步骤(4)和(5)中根据步骤(3)的数据分类结果，如果只有视距测量数据，则利用所有数据进行终端坐标定位；如果测量数据包含视距和非视距两类，则剔除非视距测量数据，只利用剩余视距测量数据进行终端坐标定位。

7.根据权利要求1所述的一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位方法，其特征在于，利用下行波束中心点的坐标，作为迭代过程中地面终端位置的初始值。

8.一种低轨卫星移动通信系统中的终端定位装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-7任一项所述的低轨卫星移动通信系统中的终端定位方法。