[发明专利]基于中继卫星辅助的地基导航系统

权利要求书

1.一种基于中继卫星辅助的地基导航系统，包括：部署于地球表面的若干地面导航站、一颗中继卫星及用户导航终端，其特征在于：部署于地球表面的若干地面导航站两两之间利用中继卫星进行双向时间频率传递，实现站间同步精度达到ns量级的高精度时间同步，地基导航系统选取地面导航站网络中的一个地面导航站与中继卫星进行星地双向时间频率传递，实现整个地面导航站网络与中继卫星的高精度时间同步；各地面导航站与中继卫星分别基于自身的参考时钟播发导航信号，用户导航终端接收各地面导航站播发的导航信号，测量用户导航终端相对各地面导航站的伪距同时根据接收中继卫星播发的导航信号，测量用户导航终端相对中继卫星的伪距ρ_s；最后，结合相对于各地面导航站的伪距测量值及相对于中继卫星的伪距测量值ρ_s，采用几何定位方法实现对用户的实时导航定位。

2.如权利要求1所述的一种基于中继卫星辅助的地基导航系统，其特征在于：各地面导航站利用高精度多模GNSS接收机对各自的位置进行精确标定，将第i个地面导航站的位置坐标设为其中，i为自然数，g表示地面导航站，及分别表示地面导航站在地心地固坐标系下的x轴分量，y轴分量及z轴分量。

3.如权利要求1所述的一种基于中继卫星辅助的地基导航系统，其特征在于：各地面导航站与中继卫星基于自身的参考时钟产生导航信号，并向导航覆盖空域单向播发该导航信号，其中第i个导航站发射的导航信号：

式中，为第i个导航站发射的导航信号，P_g为信号发射功率，为t时刻的扩频伪码，为导航电文，f_c为载波频率，为载波初相位角，i为自然数，g表示地面导航站。

4.如权利要求1所述的一种基于中继卫星辅助的地基导航系统，其特征在于：中继卫星发射的导航信号：

式中，S_s(t)为中继卫星发射的导航信号；P_s为信号发射功率；为t时刻的扩频伪码；为导航电文；f_c为载波频率；φ_s为载波初相位角，s表示中继卫星。

5.如权利要求1所述的一种基于中继卫星辅助的地基导航系统，其特征在于：用户导航终端利用相对各地面导航站的伪距测量值和中继卫星的伪距ρ_s，基于最小二乘牛顿迭代法实现对目标的实时导航定位，其中的定位方程如下式所示：

其中x，y及z分别为用户导航终端在地心地固坐标系下的x轴分量，y轴分量及z轴分量；δt_u为用户导航终端的钟差，为相对于地面导航站的伪距测量值，g表示地面导航站，n为自然数。

6.如权利要求1所述的一种基于中继卫星辅助的地基导航系统，其特征在于：用户导航终端相对于地面导航站的伪距测量值经误差校正后的修正值，即：

式中；为电离层延迟误差，为对流层延迟误差，为地面导航站的钟差，g表示地面导航站，n为自然数。

7.如权利要求1所述的一种基于中继卫星辅助的地基导航系统，其特征在于：用户导航终端相对于中继卫星的伪距测量值经误差校正后的修正值，即：

式中；I_s为电离层延迟误差；T_s为对流层延迟误差；δt_s为地面导航站的钟差，s表示中继卫星。

8.如权利要求1所述的一种基于中继卫星辅助的地基导航系统，其特征在于：用户导航终端利用相对各地面导航站的伪距测量修正值和相对于中继卫星的伪距测量修正值基于最小二乘牛顿迭代法实现对目标的实时导航定位，其中的定位方程如下式所示：

其中x，y及z分别为用户导航终端在地心地固坐标系下的x轴分量，y轴分量及z轴分量；δt_u为用户导航终端的钟差，为相对于地面导航站的伪距测量值，g表示地面导航站，n为自然数。