[发明专利]一种基于导航卫星漏信号进行定位在轨试验验证方法

摘要

本发明方法提出一种基于导航卫星漏信号进行定位的在轨试验验证方法，首先确定在轨测试飞行高度，计算探测器、导航卫星和地球的相对位置关系，根据三者位置关系计算任意位置相对导航卫星的地球矢量与探测器矢量的夹角，判断导航卫星的可见性；根据导航卫星可见性判定结果，确定星载导航接收机开机工作的高度范围和开机时间，根据导航可见性的判定结果，分析在轨飞行姿态，确定GNSS导航接收设备接收天线的波束角范围；在轨测试记录导航漏信号的接收情况及导航定位结果；比较分析GNSS接收机导航漏信号的接收能力及其对导航性能的影响，本发明方法解决了深空探测和高轨道地球卫星的导航卫星漏信号接收设备的全方位功能性能测试和利用导航卫星漏信号进行定位的系统设计问题。

主权项

一种基于导航卫星漏信号进行定位在轨试验验证方法，其特征在于，包括以下步骤：1)确定在轨测试飞行高度，通过对GNSS系统的覆盖特性分析，高于地面3000km的范围内为弱导航信号的覆盖区域，确定GNSS导航卫星接收设备在3000km以上进行在轨测试；2)根据探测器飞行轨道动力学，获取地球、任意导航卫星和探测器在地心惯性系O_i‑X_iY_iZ_i下的位置，分别计算地球→导航卫星、地球→探测器、探测器→导航卫星的距离关系；根据所述的距离关系得到探测器的不同位置，通过计算探测器与导航卫星连线和导航卫星与地球连线的夹角，判断出导航卫星的可见性；3)根据探测器运行轨道，当探测器距离高度大于3000km时，每隔500km对探测器和所有GNSS导航卫星的可见性进行取点分析，当有4颗导航卫星满足导航卫星可见性要求时，将对应的飞行高度确定为GNSS导航接收设备在轨测试开始时刻；4)对探测器在轨飞行姿态进行分析，通过计算导航卫星接收天线轴向与探测器‑地心连线矢量的夹角以及探测器对GNSS导航卫星的半张角，确定GNSS导航接收天线的波束角范围；5)GNSS导航接收设备在轨测试过程中，记录地球到其他天体转移过程中正常接收导航信号GNSS导航卫星小于4颗时的飞行高度，该飞行高度作为返回地球过程中GNSS导航接收设备开始在轨测试的飞行高度，从而确定返回地球过程中GNSS导航接收设备的开机工作时间；6)记录地球到其他天体转移段探测器远离地球的过程中接收导航卫星漏信号的情况和其他天体到地球返回段探测器接近地球的过程中接收到的由弱渐强的导航漏信号的情况，比较在不同高度范围内，对于可见导航卫星信号的捕获的情况，从而对导航接收机信号捕获性能进行评估，验证分析GNSS导航接收设备信号接收的性能；7)根据地球到其他天体转移和其他天体到地球转移过程中的GNSS导航接收设备的在轨数据，完成探测器在轨飞行过程中轨道确定，同时根据在轨飞行结果，完成GNSS导航接收设备的性能评估，确认GNSS导航设备的在轨适用范围。