[发明专利]确定卫星坐标的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电导航领域，更具体地说，本发明涉及利用天文历确定运行在卫星无线导航系统(SRNS)中的人造地球卫星轨道位置的当前值的方法，并可以利用SRNS信号的用户设备进行无线电导航测量。

现有技术

众所周知，SRNS信号和/或GLONASS信号的用户设备中的导航接收机利用相对于轨道上卫星的当前位置(坐标)的准距离和准速度的测量来确定坐标(参看：网络卫星无线电导航系统V.S.Shebshaevish，P.P.Dmitriev，N.V.Ivantsevich et al.，Moscow，Radio I Svyaz Publishers，1993，110-114页，图7.3)[1]。在接收机内计算测量时刻卫星坐标的当前值。根据每个SRNS卫星传输的天文历数据进行此计算。由于卫星的天文历是指坐标和速度以及由太阳和月球的引力引起的加速度分量，并且只在确定的时间周期传送卫星的天文历，所以利用包括外插在内的预测法来确定轨道卫星的所有当前(中间)坐标(参看[1]的20-21页、29-31页、165-166页、171-173页)。

已知确定SRNS卫星的当前轨道位置(坐标)的方法是以对先前已知的轨道卫星坐标在给定时刻的轨道运动的预测(外插)并考虑已知的干扰因素为基础的。通常所知的表示轨道运动的方式有直角坐标中的时间多项式；直角坐标中的谐波近似；单元中的时间多项式；单元中的谐波近似值(参看[1]，172页)。

根据对轨道运动的预测(外插)来确定SRNS卫星的当前坐标的已知方法的特点是采用的计算过程成本高(使用复杂并且昂贵的处理器)并且响应速度低。

非常简单的计算方法是以在坐标中多项式近似的轨道为基础的。(参看[1]，172页)。

现有技术中已知，将轨道运动表示为单元(elements)中的谐波近似(参看[1]172-173页)的方法精确度高但是速度低。还已知，根据此种方法的轨道运动的逐次计算的一个实例是应用到SRNS GPS卫星(参看，例如，全球定位系统卫星导航消息/A.J.Van Dierendonck，S.S.Russell，E.R.Kopitzke et al.∥导航(美国).-1978.Vo1.25，#2.-146页-165页)[2]。方法[2]的特点是在任何时刻均采用相同的求值算法，但是由于所进行的计算是全范围内在各时刻进行的，所以该方法的响应速度仍低。

同样会发现由作为确定SRNS GPS卫星的当前坐标的标准方法的“ICDGPS-200”(参看ICD Navstar GPS Space Segment/navigation User Inerface)[3]所推荐的方法具有同样的缺点。实际上，对计算轨道上某点的时间的影响平均在1.850ms之内。

作为一种现有技术，选择一种在GLONASS系统导论(参看：全球导航卫星系统，GLONASS)的“接口控制文件”中说明的相关方法。俄罗斯1995KNITS VKS研究所提出的接口控制文件[4]，被推荐为利用天文历确定卫星当前坐标的标准。在实际使用的各种方案中，现有技术方法可以采用卫星沿其轨道运动的微分方程的四阶积分的朗格-库塔(Runge-Kutt)技术，外插并构造一个预定轨迹。用此方法计算时间依赖于外插间隔值。为了实现现有技术方法，可以使用基于保证导航测位的不同方法所要求的精度的六阶泰勒多项式的更经济有效的计算技术。对于一个卫星，利用泰勒多项式(处理器：TMS320C203，语言：SI，只有一固定点的数据)的计算时间等于0.675ms。

使用现有技术方法，在计算方面相当复杂，尤其是在使用一个简单廉价处理器(例如，没有浮点运算的硬件支持)的情况，此时其计算可能需要不能接受的长时间。这涉及到标准和如此复杂的计算算法是应用到任一瞬时的，即计算卫星运动轨道的所有当前位置。

本发明概要

本发明解决减少确定SRNS卫星的轨迹所需要的计算量和时间花费的一个工程问题，即能够利用相对简单廉价的处理器，并减少计算时间。

利用确定卫星轨迹的组合过程(两步)完成此任务，当标准算法用于在一个时间间隔之内对确定的轨迹结点只计算一次，而在此时间间隔内，利用一个简单的程序实现对轨迹中间点的计算，即利用简单多项式，其系数在标准计算算法应用的第一步计算。