[发明专利]一种基于GNSS和低轨卫星的组合导航定位方法

说明书

本发明提供了一种基于GNSS和低轨卫星的组合导航定位方法，该方法包括：获取低轨卫星的TLE文件，并且根据TLE文件计算低轨卫星的原始轨道参数；利用低轨卫星接收机量测得到低轨卫星与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TLE文件、多普勒频移量测值以及GNSS定位信息通过卡尔曼滤波对低轨卫星的轨道误差进行实时修正以得到修正轨道参数，利用神经网络进行轨道参数预测以得到预测轨道参数；在GNSS定位信息不可用的情况下，利用预测轨道参数和多普勒频移量测值进行导航定位。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中低轨卫星导航精度差以及GNSS信号不稳定影响导航定位效果的技术问题。

技术领域

本发明涉及机会信号导航技术领域，尤其涉及一种基于GNSS和低轨卫星的组合导航定位方法。

背景技术

当前，卫星导航应用领域广泛，涉及到国民生产生活的方方面面，同时也是各种精确制导武器的重要组成部分。传统导航卫星均分布在中高轨道上，信号到达地面时已经非常微弱，在受到遮挡的情况下易导致信号中断，加上信号格式都是公开的，很容易遭受到干扰和欺骗。相比较之下，低轨卫星由于其轨道高度较低，信号到达地面的功率更强，且卫星的几何位置变化快，因此，目前各国争相竞争发射低轨卫星。但是低轨卫星的主要通途是用来通信，并不会像GNSS(全球导航卫星系统)一样实时播发导航电文，而且对于非合作的卫星其通信内容和格式都是经过加密的，因此，得到低轨卫星轨道信息的方式大多依赖于北美航空司令部发布的两行根数文件(TLE文件)，虽然TLE文件每天都会进行更新，但是根据TLE文件计算出来的卫星轨道具有非常大的误差，该误差甚至是公里级别的，对定位结果的影响非常大。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题之一，本发明提供了一种基于GNSS和低轨卫星的组合导航定位方法。

根据本发明的一方面，提供了一种基于GNSS和低轨卫星的组合导航定位方法，组合导航定位方法包括：

获取低轨卫星的TLE文件，并且根据TLE文件计算得到低轨卫星的原始轨道参数；

利用低轨卫星接收机量测得到低轨卫星与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TLE文件、多普勒频移量测值以及GNSS定位信息通过卡尔曼滤波对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，利用神经网络基于原始轨道参数和修正轨道参数进行轨道参数预测以得到预测轨道参数；

在GNSS定位信息不可用的情况下，利用预测轨道参数和多普勒频移量测值进行导航定位。

进一步地，GNSS定位信息包括本地位置矢量和本地速度矢量，利用TLE文件、多普勒频移量测值以及GNSS定位信息通过卡尔曼滤波对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：

建立低轨卫星的运动方程；

根据运动方程建立以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TLE文件、本地位置矢量、本地速度矢量以及多普勒频移量测值建立量测方程；

基于状态方程和量测方程通过卡尔曼滤波对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。

进一步地，根据TLE文件、本地位置矢量、本地速度矢量以及多普勒频移量测值建立量测方程包括：

根据TLE文件、本地位置矢量和本地速度矢量预测得到低轨卫星与低轨卫星接收机之间的多普勒频移预测值；

根据多普勒频移量测值和多普勒频移预测值建立量测方程。

进一步地，根据TLE文件、本地位置矢量和本地速度矢量预测得到低轨卫星与低轨卫星接收机之间的多普勒频移预测值包括：