[发明专利]低轨导航增强卫星系统

说明书

本发明公开了一种低轨导航增强卫星系统，属于卫星导航技术领域。在该系统中，地面参考站接收IGS组织官网提供的GNSS实时精密星历，并经数据处理中心处理后上注至低轨导航增强卫星；导航增强载荷搭载在低轨导航增强卫星上，用以接收并处理双频GNSS载波相位数据和数据处理中心上传的数据，同时生成增强导航信号；地面PPP接收机根据接收到的增强导航信号并结合GNSS卫星数据，实现高精度定位。本发明的低轨导航增强卫星系统，利用低轨卫星快速运动特性以及导航增强载荷中精密单点定位算法对IGS高精度星历的处理实现全球厘米级导航定位，提高了地面定位的精度、扩大了卫星通信覆盖范围并且提高通信速度。

技术领域

本发明涉及一种低轨导航增强卫星系统，属于卫星导航技术领域。

背景技术

随着我国城镇化率的进一步提高，对基于实时位置的服务需求猛增，如共享单车、无人驾驶汽车等，这些前提基础就是高精度导航定位。

目前GPS、北斗等卫星导航技术已可为个人提供精度优于10m的定位服务，但是由于城市地形、复杂电磁环境干扰等因素，使得GPS、北斗等以提供广域服务为目标的卫星导航系统不足以满足特定情形的城市导航定位需求。此外，该类导航系统搭建成本高昂，而搭建更高精度的该类系统往往意味着更加巨大的成本，因此需要考虑在目前基础上进一步的导航增强服务。

理论上讲，在数据传输时，时延接近于零最好，这样可以产生流畅的用户体验。对于卫星网络而言，距离地球越近，时延就越小。一般GEO卫星轨道高度大概为36000公里，传递数据的时延达到500多毫秒，卫星轨道高度大、数据传输时延长。而低轨导航增强卫星轨道高度通常为200~2000公里。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低成本、延时性短的低轨导航增强卫星系统，该系统能够实现地面高精度定位导航。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

低轨导航增强卫星系统，包括：地面参考站、数据处理中心、低轨导航增强卫星和地面PPP接收机；

所述地面参考站接收IGS组织官网提供的GNSS实时精密星历，并经所述数据处理中心处理后上注至所述低轨导航增强卫星上搭载的导航增强载荷中；

所述导航增强载荷对上注的GNSS实时精密星历和接收到的GNSS卫星数据进行处理，生成增强导航信号并发送；

所述地面PPP接收机根据接收的所述增强导航信号和GNSS卫星数据进行定位。

进一步地，所述导航增强载荷包括：原子频标、高精度接收机模块、精密定轨与授时模块、精密星轨编制模块、增强导航信号生成模块和增强导航信号发射模块；

其工作过程为：

1）所述高精度接收机模块接收两路数据，一路是地面参考站从IGS组织官方网站下载后遥测上注的GNSS实时精密星历，另一路是GNSS卫星数据，主要包括：双频伪距、载波相位数据和GNSS广播星历数据；

2）所述原子频标向所述高精度接收机模块输出设定标准频率，所述精密定轨与授时模块根据上一步获得的数据对所述原子频标的频率漂移进行修正，实现所述低轨导航增强卫星的定轨和时间同步，并由精密星历编制模块生成导航电文；

3）增强导航信号生成模块根据来自所述地面数据处理中心上传的GNSS实时精密星历并结合所述导航电文，经编码后调制成L波段信号，导航信号发射模块将该L波段信号发射至地面。

进一步地，所述设定标准频率为70MHz。

进一步地，所述导航增强载荷采用非差模型精密单点定位算法进行定位增强。

进一步地，所述地面PPP接收机包括：GNSS接收机、低轨卫星导航增强接收机、ARM处理器、移动互联网通讯模块和电源供给模块；