一種基於衛星平臺系統的輔助星載掩星接收機快速定位的方法
2023-11-10 05:08:52
一種基於衛星平臺系統的輔助星載掩星接收機快速定位的方法
【專利摘要】一種基於衛星平臺系統的輔助星載掩星接收機快速定位的方法，GPS接收機接收到GPS衛星星座的信號，對該信號進行處理得到GPS星曆信息、時間信息、衛星位置信息和GPS星座分布預報信息；GPS接收機接收到星務調度單元發出的輔助信息輪詢指令，將得到的GPS星曆信息、時間信息、衛星位置信息和GPS星座分布預報信息輸出到星上網的一級CAN總線上；星務調度單元將GPS星曆信息、時間信息、衛星位置信息和GPS星座分布預報信息從星上網的一級CAN總線輸出到星上網的二級CAN總線上；星載掩星接收機從星上網的二級CAN總線上獲得GPS星曆信息、時間信息、衛星位置信息和GPS星座分布預報信息，首先對該信息進行校驗，若信息有效，則利用該信息實現快速定位。本發明減小掩星接收機特定弧段開機工作首次定位時間，提高掩星觀測數據的可用率。
【專利說明】—種基於衛星平臺系統的輔助星載掩星接收機快速定位的
方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種輔助星載掩星接收機快速定位的方法，特別是一種基於衛星平臺系統的輔助星載掩星接收機快速定位的方法。
【背景技術】
[0002]目前，在軌運行的掩星接收機都是長期加電工作的。對於某些特殊應用，需要掩星接收機在衛星軌道圈的特定弧段短時間開機對掩星事件進行測量。該工況下掩星接收機開機時間很短，一般在數十分鐘左右。因此，掩星接收機從開機到正常定位工作所需要的首次定位時間直接影響了掩星事件觀測數據可用率。
[0003]傳統的掩星接收機存在的問題:採用傳統搜索GPS衛星的方法進行冷啟動，捕獲、跟蹤GPS衛星信號的時間很長，造成了首次定位時間較長，導致開機弧段的掩星事件觀測數據可用率較低。
【發明內容】
[0004]本發明的技術解決問題:克服現有技術的不足，提供了一種基於衛星平臺系統的輔助星載掩星接收機快速定位的方法，減小掩星接收機特定弧段開機工作首次定位時間，提高掩星觀測數據的可用率。
[0005]本發明的技術解決方案:一種基於衛星平臺系統的輔助星載掩星接收機快速定位的方法，所述的衛星平臺包括=GPS接收機、星務調度單元、一級CAN總線和二級CAN總線，包括:
[0006](I )GPS接收機接收到GPS衛星星座的信號，對該信號進行處理得到GPS星曆信息、時間信息、衛星位置信息和GPS星座分布預報信息；
[0007](2)GPS接收機接收到星務調度單元發出的輔助信息輪詢指令，將輔助信息即步驟(I)得到的GPS星曆信息、時間信息、衛星位置信息和GPS星座分布預報信息輸出到星上網的一級CAN總線上；
[0008](3)星務調度單元將GPS星曆信息、時間信息、衛星位置信息和GPS星座分布預報信息從星上網的一級CAN總線輸出到星上網的二級CAN總線上；
[0009](4)星載掩星接收機從星上網的二級CAN總線上獲得GPS星曆信息、時間信息、衛星位置信息和GPS星座分布預報信息，首先對該信息進行校驗，若信息有效，則利用該信息實現快速定位。
[0010]所述的步驟(I)的處理流程為:
[0011](I)GPS接收機對接收到的GPS衛星星座的信號進行解擴、解調處理得到GPS星曆信息和時間信息；
[0012](2) GPS接收機利用GPS星曆信息和時間信息進行預報，得到GPS衛星星座的位置；[0013](3) GPS接收機對接收到的GPS衛星星座的信號擴頻碼相位進行測量得到GPS接收機與GPS衛星星座之間的偽距值；
[0014](4) GPS接收機利用GPS衛星星座的位置和GPS接收機與GPS衛星星座之間的偽距值進行定位解算得到GPS接收機的位置信息。
[0015]所述的步驟(4)的處理流程為:
[0016](I)星載掩星接收機從星上網的二級CAN總線上獲得輔助信息包並對其進行校驗，若校驗通過，則該輔助信息包可用；
[0017](2)星載掩星接收機使用輔助信息進行初始化，將輔助信息中的時間作為星載掩星接收機時間起點，將輔助信息中的位置信息作為星載掩星接收機位置的初值；
[0018](3)星載掩星接收機利用輔助信息計算當前GPS衛星的位置、速度、都卜勒信息，並將這些信息預置到捕獲跟蹤通道，實現對GPS衛星信號快速捕獲、跟蹤；
[0019](4)星載掩星接收機利用衛星與GPS衛星星座之間的偽距值進行定位解算。
[0020]本發明與現有技術相比的優點在於:
[0021](I)本發明提供了一種基於衛星平臺系統的輔助星載掩星接收機快速定位的方法，該方法減小了掩星接收機開機工作的首次定位時間，提高了掩星觀測數據的可用率。
[0022](2)該方法充分利用現有衛星平臺系統的資源實現掩星接收機輔助信息的生成及傳輸，勿需另外建立輔助設備，保留了衛星平臺系統的繼承性，減少了星上系統構建複雜度。
[0023](3)星上網為完全獨立的雙冗餘總線，這樣在物理上保證一條總線故障時，另一條總線仍可進行通信，確保了通信迴路的暢通、安全、可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明所使用的系統組成及控制過程示意圖；
[0025]圖2為本發明方法實現流程圖。
【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，本發明所採用的系統包括掩星接收機和衛星平臺系統，衛星平臺包括GPS接收機、星務調度單元、一級CAN總線和二級CAN總線。
[0027]如圖2所示，本發明方法實現流程如下:
[0028](I)GPS接收機對接收到的GPS衛星星座的信號進行解擴、解調處理得到GPS星曆信息和時間信息；
[0029]首先，在GPS接收機前端GP2010/GP2021系列晶片中進行5級下變頻，將1575.42Mhz的GPS信號變為基帶GPS信號；
[0030]其次，在GPS接收機基帶處理程序中將基帶GPS信號與本地生成的GPS信號進行相關運算，去掉基帶GPS信號中的C/A碼，最終得到速率為50bps的GPS電文數據。
[0031]最後，根據GPS導航電文格式的規定從GPS電文數據中提取GPS星曆信息和時間信息，提取的具體參數為:
[0032]Wn:曆書參考周；
[0033]toa:曆書參考時間；[0034]^:衛星軌道長半軸as的平方根；
[0035]e:軌道偏心率；
[0036]δ 1:相對與0.3 的軌道傾角；
[0037]Ω。:周內時等於O時的軌道升交點赤經；
[0038]m:軌道近地角距；
[0039]m0:toa時的平近點角；
[0040]Ω:軌道升交點赤經對時間的變化率；
[0041]Week:GPS 周；
[0042]Tkk:GPS 周內秒；
[0043](2) GPS接收機利用GPS星曆信息和時間信息進行預報，得到GPS衛星星座的位置；
[0044]利用步驟(1)得到的GPS星曆信息和時間信息對衛星位置計算，按照下述公式的順序進行計算:
[0045]首先，計算GPS衛星信號發射時刻與曆書時刻的時間差tk，按照下述公式計算:
[0046]
【權利要求】
1.一種基於衛星平臺系統的輔助星載掩星接收機快速定位的方法，所述的衛星平臺包括=GPS接收機、星務調度單元、一級CAN總線和二級CAN總線，其特徵在於包括: (1)GPS接收機接收到GPS衛星星座的信號，對該信號進行處理得到GPS星曆信息、時間信息、衛星位置信息和GPS星座分布預報信息； (2)GPS接收機接收到星務調度單元發出的輔助信息輪詢指令，將輔助信息即步驟(I)得到的GPS星曆信息、時間信息、衛星位置信息和GPS星座分布預報信息輸出到星上網的一級CAN總線上； (3)星務調度單元將GPS星曆信息、時間信息、衛星位置信息和GPS星座分布預報信息從星上網的一級CAN總線輸出到星上網的二級CAN總線上； (4)星載掩星接收機從星上網的二級CAN總線上獲得GPS星曆信息、時間信息、衛星位置信息和GPS星座分布預報信息，首先對該信息進行校驗，若信息有效，則利用該信息實現快速定位。
2.根據權利要求1所述的一種基於衛星平臺系統的輔助星載掩星接收機快速定位的方法，其特徵在於:所述的步驟(I)的處理流程為: (1)GPS接收機對接收到的GPS衛星星座的信號進行解擴、解調處理得到GPS星曆信息和時間信息； (2)GPS接收機利用GPS星曆信息和時間信息進行預報，得到GPS衛星星座的位置； (3)GPS接收機對接收到的GPS衛星星座的信號擴頻碼相位進行測量得到衛星與GPS衛星星座之間的偽距值； (4)GPS接收機利用GPS衛星星座的位置和衛星與GPS衛星星座之間的偽距值進行定位解算得到衛星位置信息。
3.根據權利要求1所述的一種基於衛星平臺系統的輔助星載掩星接收機快速定位的方法，其特徵在於:所述的步驟(4)的處理流程為: (O星載掩星接收機從星上網的二級CAN總線上獲得輔助信息包並對其進行校驗，若校驗通過，則該輔助信息包可用； (2)星載掩星接收機使用輔助信息進行初始化，將輔助信息中的時間作為星載掩星接收機時間起點，將輔助信息中的位置作為星載掩星接收機位置的初值； (3)星載掩星接收機利用輔助信息計算當前GPS衛星的位置、速度、都卜勒信息，並將這些信息預置到捕獲跟蹤通道，實現對GPS衛星信號的快速捕獲跟蹤； (4)星載掩星接收機利用衛星與GPS衛星星座之間的偽距值進行定位解算。
【文檔編號】G01S19/46GK103885075SQ201410126443
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月31日 優先權日:2014年3月31日
【發明者】任廣偉, 王豔麗, 王淼 申請人:航天東方紅衛星有限公司