[发明专利]一种低轨导航系统和中高轨导航系统之间兼容性评估方法

说明书

本发明涉及一种低轨导航系统和中高轨导航系统之间兼容性评估方法，包括下列步骤：1)利用MATLAB和STK软件建立低轨导航系统卫星星座、中高轨导航系统卫星星座，建立地面导航接收机；2)遍历两个系统卫星星座的所有卫星，计算卫星与接收机之间的星地相对距离；3)计算低轨导航信号、中高轨导航系统卫星信号的多普勒频移；4)根据两种信号的功率谱密度及相应的多普勒频移计算信号间频谱分离系数；5)计算干扰信号到地功率；6)计算该时刻等效载噪比衰减；7)累计计算整个仿真周期内所有历元的等效载噪比衰减值，对各个站点的干扰值进行兼容性评估。与现有技术相比，本发明可获取更真实的干扰结果，减少了分析结果与真实情况的偏差。

技术领域

本发明涉及卫星导航定位技术领域，尤其是涉及一种低轨导航系统和中高轨导航系统之间兼容性评估方法。

背景技术

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)，特别是美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧洲Galileo系统和中国北斗系统，已在全球实现了广泛应用，并为各领域用户提供导航定位服务。而随着应用推广，当前高精度测绘、精密农业、交通物流运输、航空管理等领域对导航定位的精度、可用性、完好性要求越来越高，传统GNSS系统已不能满足需求，利用低轨卫星自身特点，建立低轨导航增强系统作为中高轨GNSS系统的补充，是未来的一个重要发展方向。

目前国际电报联盟(ITU)专门为卫星无线电导航划分的频段已经相当拥挤，美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、中国的COMPASS系统、欧洲的GALILEO系统、日本的QZSS系统等都在L频段上重叠使用。

如何评估不同导航系统间信号干扰情况，目前常用做法是通过等效载噪比衰减作为一种评估指标，但目前的等效载噪比分析方法没有考虑到短码信号的真实功率谱密度函数，仅采用功率谱密度包络，导致分析结果与真实情况有较大偏差；另外，现有技术没有考虑到多普勒频移对频谱分离系数的影响；当前的分析方法中一般取系统干扰极端情况进行分析，比如取干扰距离最短，发射功率最大，然而该分析方法无法给出一段时间内真实的干扰结果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低轨导航系统和中高轨导航系统之间兼容性评估方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种低轨导航系统和中高轨导航系统之间兼容性评估方法，该方法包括下列步骤：

S1、根据两个系统的卫星轨道六根数，利用MATLAB和STK软件生成相应卫星，并设置一地面接收机，然后设置地面接收机的初始经度、纬度、高度信息，进而产生的两个系统的空间相对位置。

S2、遍历低轨导航系统卫星星座和中高轨导航系统卫星星座的所有卫星，计算当前时刻所有卫星位置、卫星速度，并获取当前时刻地面导航接收机的位置，结合上述数据计算卫星与接收机之间的星地相对距离，并根据该距离判断当前卫星对接收机的可见性。

若卫星与接收机之间的星地相对距离小于卫星轨道高度计算地面接收机5度仰角时的星地相对距离，则判断当前卫星在接收机的可视范围内，并继续计算当前卫星产生的干扰，否则计算下一颗星的星地相对距离及可见性。

S3、根据低轨导航卫星相对接收机的相对速度计算低轨导航信号多普勒频移，根据中高轨导航卫星相对接收机的相对速度计算中高轨导航信号多普勒频移。

令卫星和接收机间的相对速度为v，信号载波频率为f，计算信号多普勒频移dopperFre的计算式如下：

式中，c为光速，α为星上天线指向角，即接收机到卫星连线与卫星到星下点(地球球心)直线的夹角。