[发明专利]一种利用通信卫星干涉测量实现舰船定位的方法

说明书

本发明提供了一种利用通信卫星干涉测量实现舰船定位的方法，通过地面VLBI观测网同时接收至少三颗通信卫星的辐射源信号，获得卫星信号到达各天线的时延差，对通信卫星进行精密测定轨获取通信卫星的位置信息；舰船上采用阵列天线观测相同通信卫星，获得卫星信号到达舰船和VLBI观测网中任一测站的时延差；通过联立定位方程解算舰船的位置信息和钟差。本发明不依赖于现有卫星导航系统，在不影响现有卫星导航系统服务的情况下，仍能实现对舰船的高精度定位服务，形成对现有定位技术的补充和备份。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种通信卫星定位方法。

背景技术

干涉测量技术是一种被动的卫星跟踪技术，该技术在观测方向角方面具有较高的精度，可用于地球同步轨道卫星的精确跟踪与测量以及地面卫星干扰源的定位。甚长基线干涉测量(VLBI)是通过相距甚远、具有“独立本振”的两台或多台天线，同时观测和外射电源。根据观测目的的不同，观测的数据既可用于天文的高分辨率成像，也可用于精确测量天体和台站的坐标。由于上述技术的测站设备庞大，技术复杂度高，目前所涉及的定位目标主要为静态目标(发射卫星干扰信号的地面站或VLBI台站)的高精度定位。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种利用通信卫星干涉测量实现舰船定位的方法，不依赖于现有卫星导航系统，在不影响现有卫星导航系统服务的情况下，仍能实现对舰船的高精度定位服务，形成对现有定位技术的补充和备份。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：通过地面VLBI观测网同时接收至少三颗通信卫星的辐射源信号，获得卫星信号到达各天线的时延差，对通信卫星进行精密测定轨获取通信卫星的位置信息；舰船上采用阵列天线观测相同通信卫星，获得卫星信号到达舰船和VLBI观测网中任一测站的时延差；通过联立定位方程解算舰船的位置信息和钟差。

所述的舰船配备高精度原子钟，其频率准确度优于10-¹²s，通过接收网络授时信号或BPM授时信号，实现舰船与测站的时间同步。

所述的VLBI观测网中任一测站选取距离舰船最近的测站。

所述的VLBI观测网中任一测站标记为测站A，舰船与测站A观测第i颗卫星的时差测量为Δτ_i，舰船的钟差为Δt_u，第i颗卫星坐标为(X_0i,Y_0i,Z_0i)(i＝1,2,3......)，舰船的坐标为(x，y，z)，观测方程

式中，

得到三个辐射源的观测方程组

其中h为舰船上的接收机离地球基准椭球的高度；a和b分别为地球基准椭球的半长轴和半短轴；通过对方程线性化迭代求解即可求取舰船位置坐标。

本发明的有益效果是：借鉴VLBI技术，对现有在轨通信卫星进行被动观测，通过干涉测量技术求取信号到达不同接收天线的相位差进而获取测距信息，实现对舰船的定位服务。对于卫星信号，由于带宽受限，上述观测中群时延的测量精度在纳秒量级，若卫星的定轨径向误差为1米，考虑其他误差源引入的测量误差，对于DOP值为10的卫星星座，舰船的定位精度在20米左右。

附图说明

图1是本发明系统工作原理示意图。

图2是本发明基于卫星的VLBI测量原理图。

图3是本发明观测卫星的VLBI测轨原理图。

图4是本发明VLBI测量技术原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。