[发明专利]一种实现地面产生导航信号精密测距的装置和方法

说明书

本发明提供了一种实现地面产生导航信号精密测距的装置和方法，通过综合基带设备对地面产生导航信号的调整，将信号发射时间调整到卫星转发载荷发射天线相位中心，通过综合基带设备对地面产生导航信号伪码参数进行调整，使卫星转发载荷发射天线相位中心播发的下行导航信号码频率与设计的标称频率保持一致，通过综合基带设备对地面产生导航信号载波参数进行调整，使卫星转发载荷发射天线相位中心播发的下行导航信号载波与伪码相位保持一致，将高性能的地面钟虚拟到卫星出口。

技术领域

本发明涉及一种导航系统，尤其是一种精密测距技术。

背景技术

美国的GPS、我国的BDS、前苏联GLONASS(Global Navigation satellite system，GLONASS)及欧洲的Gaileo系统是当前国际上已向全球提供导航、定位、授时服务的四大卫星导航系统。这些已建成的卫星导航系统在星上都放置有高性能的星载原子钟，导航信号在卫星上产生，技术实现难度高、风险大，使系统的建设成本高、周期长。

2002年11月，中国科学院的科研人员提出了通过卫星转发导航信号的方式组建中国区域定位系统的设想，利用商用通信卫星上的转发器转发地面原子钟信号和导航电文，进行导航定位。该系统简称为转发式卫星导航系统，其导航信号在地面产生，通过地球同步轨道(GEO)卫星或倾斜轨道同步(IGSO)卫星上的转发载荷完成对地面产生导航信号的转发，星上不需要高精度的星载原子钟，降低了卫星的设计和实现难度，极大的降低了系统建设成本和建设风险，缩短了系统的建设周期。

转发式卫星导航系统由星座段、地面控制段和用户段三部分组成，组成结构如图1所示。

星座段的主要功能是接收地面主控站上行的导航信号实现透明转发，为用户播发下行导航信号，该系统的星座段主要由具有卫星转发载荷的地球同步轨道(GEO)卫星或倾斜轨道同步(IGSO)卫星组成。

地面控制由跟踪站、时间频率参考源和导航信号主控站(简称“主控站”)组成。

跟踪站分布在世界各地，用于对卫星进行观测、跟踪，获得卫星的精确轨道，形成相应的观测量数据，并将观测数据通过地面网络传输给主控站。

时频统一参考源为整个地面控制段的设备提供统一的时间频率参考信号。

主控站按功能划分为数据管理中心、数据处理中心、运行监控中心、导航信号上行站。数据管理中心主要接收跟踪站通过网络发送的原始观测数据，进行质量检查和分析；接收数据处理中心发送的星历、虚拟钟、大环时延数据，实现卫星转发系统全部数据的存储和管理，并接受运行监控中心的统一管理；数据处理中心是卫星转发系统的数据综合处理中心，接收数据管理中心的观测数据，进行虚拟钟差、轨道信息的数据处理，生成卫星广播星历、虚拟钟参数、电离层模型参数和系统完好性信息，编辑生成导航电文并传输至数据上行站；运行监控中心对数据综合处理中心各组成部分包括其附属设备、软件运行工作状态和工作参数进行实时监视、集中控制和综合分析；导航信号上行站接收数据处理中心的导航电文信息，经扩频调制后，由上变频、功率放大、滤波、合路处理后，通过天线设备将信号发送给GEO/IGSO卫星。同时接收经卫星转发的本站发射导航信号，完成电文解调与测距。

不管是独立导航系统还是辅助GNSS增强系统，实现载波相位测距能力，均能大幅提升系统的定位、授时、测速性能。但是转发式卫星导航系统由于卫星对导航信号的转发，破坏了导航信号载波相位的连续性及载波与码的相位关系，导致载波相位测距成为难点问题，使载波相位难于应用于转发式卫星导航系统。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种实现地面产生导航信号精密测距的方法，能够将载波相位应用于转发式卫星导航系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种实现地面产生导航信号精密测距的装置，包括综合基带设备、数据管理中心、数据处理中心和时频统一参考源。