[发明专利]一种基于三线天线的星载全视场四模GNSS接收系统

说明书

本发明公开了一种基于三线天线的星载全视场四模GNSS接收系统，包括：用于接收导航信号的高精度测量三天线阵列和三组用于处理导航信号的四模八频点接收机；所述高精度测量三线阵列包括三角锥底座和分别安装在三角锥底座三侧面上的天线组件，所述三角锥底座的侧面与底面的夹角呈60°，每个所述天线组件用于接收覆盖±120°空域范围的导航信号；所述四模八频点接收机包括射频前端模块，基带信号处理模块，解算模块以及数据处理模块。本发明提供的系统可以提高卫星的导航定位性能以及信号覆盖范围。

技术领域

本发明属于卫星导航技术领域，尤其涉及一种基于三线天线的星载全视场四模GNSS接收系统。

背景技术

在宇宙空间环境探测领域，会对星载GNSS接收系统的视角范围、数据采样频率、支持的卫星信号频点数量有着较大需求。扩大视角范围可以使卫星接收到更多导航卫星的信号；高频率数据采样可以极大提升数据精细程度，细腻刻画数据变化情况；支持更多的卫星信号频点意味着数据量成倍增加，特别是来自于不同卫星导航系统的卫星轨道和分布，这能极大丰富宇宙环境探测数据。

另一方面，卫星在太空中会有一些特殊的位姿要求，其中最常见的就是卫星侧摆，通常见于光学成像，由于低轨卫星的轨道高度较低，直接对地观测会导致成像幅宽较小，于是会调整卫星姿态，采用侧摆技术来提高对地观测效率。此时就会对星间GNSS测量产生负面影响，最直接的影响就是减少了共视星的数目，从而降低了卫星编队相对定位的性能，在中长基线下甚至还会导致无法定位。

目前对于共视星数目减少的情况，主要是从软件层面解决问题，其中较为典型的方法为模糊度空间的传递，避免了模糊度重新搜索的过程，可节省一定的时间。

专利文献CN107490800A公开了一种卫星导航快速定位方法、装置和卫星导航接收机，其方法包括：判断观测方程是否病态；当观测方程病态时，利用自适应加权的差分进化算法结合正则化求解快速定位时的病态观测方程，得到病态观测方程中待求向量的实数解模糊度分量；将观测方程中待求向量的实数解模糊度分量作为输入值，搜索得到观测方程中待求向量的模糊度整数解；将模糊度整数解回代到观测方程中，重新求解得到更新模糊度后的基线参数，基线参数与准确的基准站卫星导航接收机坐标相加，得到目标卫星导航接收机的准确坐标。该方法更容易得到全局最优解，提高解算精度和速度。但是这种方法仅适用于短时间内的共视星减少，且观测量中需含有载波相位测量值的情况。对于需要较长时间处于侧摆模式的卫星并不适用。

专利文献CN107728172A公开了一种北斗/GPS双模星载接收机及其导航定位方法，该方法通过环路跟踪以及快速定位算法为卫星绕地飞行的超高动态和太空环境的超低温、强磁场干扰提供解决方案。但是该专利只适用于北斗和GPS系统。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供的一种基于三线天线的星载全视场四模GNSS接收系统，该系统可以提高卫星的导航定位性能以及信号覆盖范围。

一种基于三线天线的星载全视场四模GNSS接收系统，包括：

用于接收导航信号的高精度测量三天线阵列和三组用于处理导航信号的四模八频点接收机；

所述高精度测量三线阵列包括三角锥底座和分别安装在三角锥底座三侧面上的天线组件，所述三角锥底座的侧面与底面的夹角呈60°，每个所述天线组件用于接收覆盖±120°空域范围的导航信号；

所述四模八频点接收机包括射频前端模块，基带信号处理模块，解算模块以及数据处理模块，所述射频前端模块用于对天线组件获取的导航信号进行分路处理，输出多路射频信号，所述基带信号处理模块包括信号捕获器和跟踪器，所述信号捕获器用于对多路射频信号并行接收，所述跟踪器用于多路信号同步控制，输出射频信号对应的导航测量值和导航电文，所述解算模块根据导航测量值和导航电文进行定位解算，输出对应的定位观测值，所述数据处理模块用于汇总三组基带信号处理模块和解算模块产生的测量数据，筛选输出最终的定位观测值。