[发明专利]基于北斗卫星的伪卫星定位系统及其测量方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种卫星定位系统和定位测量方法，具体是指基于中国北斗卫星的伪卫星定位系统及其测量方法，它主要应用于对物体进行高精度空间三维的动态定位和中国北斗卫星定位系统定位性能的评估。

背景技术：

目前在卫星导航定位领域已有美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)、欧洲在建的伽利略(GALILEO)和中国在建的北斗等，但应用最广泛的仍是美国的全球定位系统。而我国的北斗导航定位通信系统具有快速导航定位、双向简短报文通信和授时三大功能，其中后两项是美国全球定位系统(GPS)所不具备的功能。2000年以来，中国已成功发射了4颗“北斗导航试验卫星”，建成北斗导航试验系统(第一代系统)。中国2007年初发射两颗北斗导航卫星，2008年左右满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求，并进行系统组网和试验，逐步扩展为全球卫星导航系统(计划由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成)。

北斗卫星导航系统与全球定位系统(GPS)和格洛纳斯(GLONASS)等系统最根本的区别在于它不仅能使用户知道自己的所在位置，还可以告诉别人自己的位置在什么地方，特别适用于需要导航与移动数据通信场所，如交通运输、调度指挥、搜索营救、地理信息实时查询等。一般地说，目前中国北斗卫星导航系统对地面静态目标的二维定位精度为10米，授时精度为50纳秒，测速精度0.2米/秒。

伪卫星即在局部地域地面或空中平台上建立类似于空中卫星的固定基准站，行使导航卫星的所有功能。由于伪卫星开发技术不具有通用性，必须唯一地依附于某个卫星导航系统。因此，多年来伪卫星技术一直伴随着全球定位系统(GPS)发展。通过和全球定位系统(GPS)进行组合定位来增加空间可视卫星的数量，改善卫星几何分布配置，从而可以提高定位精度，尤其在高程方面。同时，系统的整体可靠性得到加强。

发明内容：

本发明的目的在于针对中国北斗导航系统的特殊性，构建一个伪卫星的主动定位系统，从而使用户不仅可以在中国北斗定位系统中实现主动定位，而且可以接收伪卫星信号构成多星定位系统。

本发明的系统构成具体描述如下：

如附图1所示，本发明伪卫星定位测量系统包括2颗在轨运行的北斗卫星1号1和北斗卫星2号2、1个伪卫星主站3、若干个伪卫星从站(如图1中的4、5)和用户机6。伪卫星主站3实现与北斗卫星1、2的时间同步，并将钟差作为一个修正参数实时发给各个伪卫星从站。伪卫星主站3通过北斗卫星1、2向用户机6发送测距信号，用户机6接收到卫星信号后立即通过北斗卫星1、2向伪卫星主站3发送应答信号。伪卫星主站3通过计算，将用户坐标通过北斗卫星1、2发送给用户机6，用户机6接收到坐标后经北斗卫星1、2给伪卫星主站3一个回执。与此同时，用户机6接收到伪卫星从站4、5的信号来联合实现高精度定位。伪卫星主站3和伪卫星从站4、5可以是地基的，如地面固定基站或车载移动基站；也可以是空基的，如高空气球平台静止基站和空中机载飞行基站。伪卫星从站4、5设置的数量不限，根据定位区域需求设置1个或多个从站。

本发明伪卫星定位系统的实现过程如附图2所示，具体步骤如下：

①首先由伪卫星主站3向北斗卫星1、2同时发送询问信号，经北斗卫星转发器向服务区内的用户机6广播。用户6响应其中一颗卫星的询问信号，并同时向两颗卫星发送响应信号，经北斗卫星转发回伪卫星主站3。伪卫星主站3接收并解调用户机6发来的信号，然后根据用户机6申请的服务内容(导航定位、通信和精确授时)进行相应的数据处理。