[发明专利]一种基于北斗短报文的低轨卫星实时精密定轨方法及系统

说明书

本发明属于通信及定位技术领域，公开了一种基于北斗短报文的低轨卫星实时精密定轨方法及系统，地面监测站通过采集卫星导航系统的基本导航定位信息获得地面监测站基本导航定位信息并发送到地面主控站；地面主控站根据自身的物理位置信息和地面监测站基本导航定位信息生成卫星导航系统差分改正信息，并发送到上行注入站；上行注入站将卫星导航系统差分改正信息发送到北斗三号卫星；北斗三号卫星利用短报文通信功能，广播播发卫星导航系统差分改正信息；低轨卫星接收到卫星导航系统差分改正信息后，联合低轨卫星的星载接收机接收到的低轨卫星基本导航定位信息，进行实时精密定轨。本发明具有不依赖外部通信链路，完全自主，安全性和性价比高的优势。

技术领域

本发明涉及通信及定位技术领域，尤其涉及一种基于北斗短报文的低轨卫星实时精密定轨方法及系统。

背景技术

在过去的几十年里，低轨卫星及其星座作为高精度对地观测系统的传感器搭载平台，已广泛应用于资源遥感、大气探测、海洋开发、军事侦察等领域，在科学研究、经济建设、社会发展及国家安全中具有不可替代的作用。近年来，伴随着全球通讯、科学研究等需求的急剧增加，众多低轨星座计划如雨后春笋般出现，例如美国的Oneweb、铱星(Iridium)、SpaceX，中国的鸿雁、虹云和CentiSpace，韩国的Samsung等。因此，研究全球范围内低轨卫星实时精密定轨十分必要。

星载GNSS技术，因具有提高空间任务的自主性，降低地面操作的成本，减轻地面设备负担等优势，已经发展为低轨卫星精密定轨的主流手段。然而，基于GNSS基本导航服务产品的星载GNSS定轨通常只能达到米级精度，尚无法满足海洋测高、大气掩星反演等实时数据处理需求。为了提高星载GNSS实时定轨精度，通常需采用外部通信的方式提供实时的GNSS精密轨道钟差产品。

为实现精密产品的实时发播，现有实时系统常采用诸如移动网络、无线电台和通信卫星等通信方式。然而，移动网络和无线电台受到基站分布的限制，一般部署在人口稠密地区，在人烟稀少地区或者无人区，基站覆盖不到位，不仅作用距离有限，而且易受恶劣天气的影响。通信卫星虽然能保证大范围全天候实时通信，但是通信费用过于昂贵。同时，这些通信链路极易遭受敌对势力的干扰，不能完全保证通信的安全性。

发明内容

本发明通过提供一种基于北斗短报文的低轨卫星实时精密定轨方法及系统，解决了现有技术中GNSS系统基本导航服务精度有限，通信链路的覆盖范围小、造价昂贵、安全性较差的问题。

本发明提供一种基于北斗短报文的低轨卫星实时精密定轨方法，为低轨卫星配置星载接收机，包括以下步骤：

S11、地面监测站通过采集卫星导航系统的基本导航定位信息获得地面监测站基本导航定位信息，并将所述地面监测站基本导航定位信息发送到地面主控站；

S12、所述地面主控站根据自身的物理位置信息和所述地面监测站基本导航定位信息生成卫星导航系统差分改正信息，并将所述卫星导航系统差分改正信息发送到上行注入站；

S13、所述上行注入站将所述卫星导航系统差分改正信息发送到北斗三号卫星；

S14、所述北斗三号卫星利用短报文通信功能，广播播发所述卫星导航系统差分改正信息；

S15、低轨卫星接收到所述卫星导航系统差分改正信息后，联合所述低轨卫星的星载接收机接收到的低轨卫星基本导航定位信息，进行实时精密定轨。

优选的，所述步骤S12包括以下子步骤：

S121、所述地面主控站根据自身的物理位置信息和所述地面监测站基本导航定位信息生成卫星导航系统精密轨道、钟差产品；

S122、所述地面主控站根据所述卫星导航系统精密轨道、钟差产品和所述地面监测站基本导航定位信息中的卫星导航系统广播星历计算生成所述卫星导航系统差分改正信息，并将所述卫星导航系统差分改正信息发送到所述上行注入站。