[发明专利]一种基于GNSS和低轨卫星的组合导航定位方法

权利要求书

1.一种基于GNSS和低轨卫星的组合导航定位方法，其特征在于，所述组合导航定位方法包括：

获取所述低轨卫星的TLE文件，并且根据所述TLE文件计算得到所述低轨卫星的原始轨道参数；

利用低轨卫星接收机量测得到所述低轨卫星与所述低轨卫星接收机之间的多普勒频移量测值；

在GNSS定位信息可用的情况下，利用GNSS定位信息进行导航定位，并且利用所述TLE文件、所述多普勒频移量测值以及所述GNSS定位信息通过卡尔曼滤波对所述低轨卫星的轨道误差进行实时修正以得到修正后的修正轨道参数，利用神经网络基于所述原始轨道参数和所述修正轨道参数进行轨道参数预测以得到预测轨道参数；

在所述GNSS定位信息不可用的情况下，利用所述预测轨道参数和所述多普勒频移量测值进行导航定位。

2.根据权利要求1所述的组合导航定位方法，其特征在于，所述GNSS定位信息包括本地位置矢量和本地速度矢量，利用所述TLE文件、所述多普勒频移量测值以及所述GNSS定位信息通过卡尔曼滤波对所述低轨卫星的轨道误差进行实时修正以得到修正后的修正轨道参数包括：

建立所述低轨卫星的运动方程；

根据所述运动方程建立以所述低轨卫星的位置矢量和速度矢量为状态量的状态方程；

根据所述TLE文件、所述本地位置矢量、所述本地速度矢量以及所述多普勒频移量测值建立量测方程；

基于所述状态方程和所述量测方程通过卡尔曼滤波对所述低轨卫星的轨道误差进行实时修正以得到修正后的修正轨道参数。

3.根据权利要求2所述的组合导航定位方法，其特征在于，根据所述TLE文件、所述本地位置矢量、所述本地速度矢量以及所述多普勒频移量测值建立量测方程包括：

根据所述TLE文件、所述本地位置矢量和所述本地速度矢量预测得到所述低轨卫星与所述低轨卫星接收机之间的多普勒频移预测值；

根据所述多普勒频移量测值和所述多普勒频移预测值建立量测方程。

4.根据权利要求3所述的组合导航定位方法，其特征在于，根据所述TLE文件、所述本地位置矢量和所述本地速度矢量预测得到所述低轨卫星与所述低轨卫星接收机之间的多普勒频移预测值包括：

根据所述TLE文件预测得到所述低轨卫星的预测位置矢量和预测速度矢量；

根据所述预测位置矢量和所述本地位置矢量计算得到所述低轨卫星到所述低轨卫星接收机的相对位置矢量；

根据所述预测速度矢量和所述本地速度矢量计算得到所述低轨卫星到所述低轨卫星接收机的相对速度矢量；

根据所述相对位置矢量和所述相对速度矢量计算得到所述多普勒频移预测值。

5.根据权利要求4所述的组合导航定位方法，其特征在于，根据所述多普勒频移量测值和所述多普勒频移预测值建立量测方程包括：

计算所述多普勒频移预测值与所述多普勒频移量测值之间的多普勒频移差值；

建立以所述多普勒频移差值为量测量的量测方程。

6.根据权利要求5所述的组合导航定位方法，其特征在于，通过以下公式根据所述相对位置矢量和所述相对速度矢量计算得到所述多普勒频移预测值：

上式中，f_r(k)表示第k个采样点的多普勒频移预测值，f₀(k)表示第k个采样点低轨卫星的发射频率，c表示电磁波在空间中的传播速度，n(k)表示第k个采样点低轨卫星的发射频率的量测误差，ρ(k)表示第k个采样点低轨卫星到低轨卫星接收机的相对位置矢量，表示第k个采样点低轨卫星到低轨卫星接收机的相对速度矢量，ρ_x(k)、ρ_y(k)和ρ_z(k)表示所述相对位置矢量ρ(k)在三方向上的分量，和表示所述相对速度矢量在三方向上的分量。