[发明专利]区域卫星导航系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星导航系统，特别是一种在一定区域范围内可精确定位的区域卫星导航系统；本发明还涉及一种卫星导航方法，特别是一种在一定区域范围内可精确定位的区域卫星导航方法。

背景技术

随着全球定位系统(Global positioning system，也叫卫星导航系统，以下简称：GPS)技术的蓬勃发展，利用卫星进行导航已经成为一种不可逆转的趋势。世界许多国家也都开始发展自己的卫星导航系统，欧洲、俄罗斯、日本都在相继开发本国的全球卫星导航系统来对抗美国的GPS；在中国，1983年，陈芳允学者提出了双星定位通信系统，后经多次讨论发展为目前的北斗系统(一代)。目前，中国正在建设自己的新一代导航系统——“北斗二代”。

尽管各国都在尽力发展自己的导航系统，但是，就目前来看，发展最完善，应用最广泛的还是美国的GPS系统。然而，对于除美国以外的用户来说，技术上比较成熟的GPS系统在政策上是没有保障的，美国政府随时可以通过技术手段终止GPS信号在特定地区的播发；而在政策上有保障的自主导航系统在技术上又不成熟；还有一些小国家，地理面积很小，没有能力也没有必要建立一个全球的卫星导航系统。由此可见，发展一种区域导航系统就变得尤为必要。

现有的区域卫星导航系统是利用地面参考站和空中的区域伪卫星，形成倒GPS系统，所谓倒GPS系统就是：把地面参考站当作GPS卫星，把区域伪卫星当作导航定位的用户设备，利用地面参考站发射的信号来解算区域伪卫星的位置；把区域伪卫星的位置确定下来后，再利用区域伪卫星来给真正的区域内的用户设备定位。但是，由于区域伪卫星之间、伪卫星与地面参考站之间以及地面参考站之间的所具有的时钟不一致，导致的钟差问题成为该技术钟精确计算伪卫星位置的一个瓶颈。目前解决这个问题的有两种方法：

第一种是把一颗时钟精度很高的区域伪卫星作为参考星，其他伪卫星都通过这个参考星来进行时钟校正，这种方法的优点是，不必考虑轨道误差，大气延迟误差；所有的硬件和软件都设置在地面上，其功率大小、体积大小、以及计算负担都可以很容易地解决。但是，由于该参考星对其附近的其他伪卫星校准精度高，对远些的伪卫星校准精度就会下降，所以利用该方法的缺点是，参考星的位置低，可见性差，难以覆盖很大的区域；此外，系统的完好性无法保证，如果这颗参考伪卫星出现故障，将给整个区域导航系统带来麻烦。

第二种是把一颗所有地面参考站均可见的GPS星作为参考星，与上述方法中要用一个时钟精度很高的区域伪卫星作为参考星相比，该方法的优点是减少了高精度时钟的开销。但是，这种方法却引入了轨道误差和大气延迟误差，使得计算出来的伪卫星位置不准确，再用其给用户设备定位将带来更大的误差；同时该方法还存在卫星信号跟踪的问题，如果由于遮挡、GPS卫星故障等原因使得GPS卫星无法跟踪时，就无法纠正伪卫星的钟差，整个系统仍不独立于GPS系统。

同时，GPS作为一个全球性的卫星导航系统，也有其不足之处，需要进行增强，为此美国开发了广域增强系统(Wide Area AugmentationSystem，以下简称：WAAS)，该系统是利用两颗地球同步轨道卫星作为通信卫星，来给全球用户广播增强信息。增强信息包括GPS星历和星钟改正数、差分距离改正数、电离层格网计算值、GPS卫星的完好性(即GPS星在某一时刻是否可用)数据。通过该WAAS，可使用户设备的定位更加准确。但是，WAAS是针对全球的，它仍然无法满足一些对定位精度要求很高的用户的需要。例如：WAAS中，它把全球电离层进行格网处理，在低纬地区的格网步长是5°，在高纬地区的格网步长是10°，但是，对于中国南部这样的低纬且电离层变化不规则的地区，这种格网方法不是很适用；上述增强信息中有些误差改正数也不精确。

发明内容

本发明的一个目的是，通过一些实施例提供一种区域卫星导航系统，使得该区域卫星导航系统可以克服上述缺点，使用户设备获得精度更高的定位信息；

本发明的另一个目的是，通过一些实施例提供一种区域卫星导航方法，使得用户设备可通过该区域导航系统获得精度更高的定位信息。

为了实现本发明的第一个目的，提供的区域卫星导航系统包括：

区域伪卫星，用于播发自主导航信号；

地面参考站，用于接收所述区域伪卫星的自主导航信号，解算区域伪卫星的位置信息；

所述区域伪卫星和地面参考站上分别设有时钟精度一致的收发器，用于在解算伪卫星准确位置时消除钟差的影响。