CN105246781B - 使用多普勒和开普勒轨道要素的卫星轨道确定的装置及方法 - Google Patents

使用多普勒和开普勒轨道要素的卫星轨道确定的装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105246781B
CN105246781B CN201480030476.8A CN201480030476A CN105246781B CN 105246781 B CN105246781 B CN 105246781B CN 201480030476 A CN201480030476 A CN 201480030476A CN 105246781 B CN105246781 B CN 105246781B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gps
doppler
signal
satellite
doppler shift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480030476.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105246781A (zh
Inventor
I·S·罗宾森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Co
Original Assignee
Raytheon Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Raytheon Co filed Critical Raytheon Co
Publication of CN105246781A publication Critical patent/CN105246781A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105246781B publication Critical patent/CN105246781B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/242—Orbits and trajectories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/36—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using sensors, e.g. sun-sensors, horizon sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/10—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing dedicated supplementary positioning signals
    • G01S19/11—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing dedicated supplementary positioning signals wherein the cooperating elements are pseudolites or satellite radio beacon positioning system signal repeaters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/29—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system carrier including Doppler, related
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/396—Determining accuracy or reliability of position or pseudorange measurements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

公开了用于确定卫星的轨道的技术。在例子中，能够操作为确定卫星轨道的卫星用轨道确定(OD)装置可包括被配置为执行以下过程的计算机电路：从GPS卫星接收单个全球定位系统产生(GPS产生)信号；从GPS产生信号解码GPS卫星的历表；确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒趋势；和通过使用GPS卫星的历表和与轨道模型的开普勒轨道要素适配的GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒趋势，产生多普勒GPS OD。

Description

使用多普勒和开普勒轨道要素的卫星轨道确定的装置及方法
背景技术
绕地球轨道运行的各卫星可具有相异的历表(ephemeris)。历表可包括各种信息，诸如卫星在规则次序的许多日期和时间的位置或轨道。一些卫星可对于各种应用使用它们的轨道信息。例如，卫星的轨道信息可被用于高度计和成像系统应用。在GPS接收器对GPS卫星具有不受阻的视线的地球上或附近的任意位置，全球定位系统(GPS)中的卫星可使用其轨道信息以提供位置和时间信息。
诸如GPS的卫星导航系统使得接收器能够从从多个卫星接收的测距信号确定位置。测距信号可以在诸如L1信号(1.57542千兆赫[GHz])、L2信号(1.2276GHz)和/或L5信号(1.17645GHz)上被广播。L1可具有约19厘米(cm)的波长并且L2可具有约24cm的波长。可从代码和/或载波相位信息确定位置。码分多址(CDMA)代码通过GPS卫星被传送给接收器并且与复制代码相关联以确定到不同卫星的航程，这些航程可被用于确定地球上或附近的GPS接收器的位置。一般地，GPS接收器从多个GPS卫星(例如，四个)接收信号以找到其位置。
附图说明
从结合附图给出的后面的详细描述，本公开的特征和优点将变得清晰，这些附图作为例子一起示出本公开的特征，其中，
图1示出根据例子的多个全球定位系统(GPS)卫星、多个低地球轨道(LEO)卫星、多个地球同步轨道(GEO)卫星和多个高地球轨道(HEO)卫星；
图2示出根据例子的被配置为从GPS卫星接收全球定位系统产生(GPS产生)信号的卫星的轨道确定(OD)的OD装置或板上接收 器(ROB)的示图；
图3示出根据例子的被配置为比较全球定位系统产生(GPS)OD与多普勒GPS OD的卫星的轨道确定(OD)的OD装置或板上接收器(ROB)的示图；
图4示出根据例子的开普勒轨道要素的示图；
图5A和图5B示出根据例子的开普勒轨道要素的示图；
图6示出根据例子的开普勒轨道轨道要素的示图；
图7示出根据例子的卫星的轨道确定(OD)的方法的流程图；
图8示出根据例子的能够操作为确定卫星轨道的卫星的轨道确定(OD)装置的计算机电路的功能；
图9示出根据例子的用于低地球轨道(LEO)卫星轨道和估计LEO卫星轨道的全球定位系统(GPS)L1信号的多普勒偏移的示图；
图10示出根据例子的高度的500米误差和沿轨道的约350米(m)异常的低地球轨道(LEO)卫星轨道和估计LEO卫星轨道之间的多普勒趋势的差异的示图；
图11示出根据例子的0.1度倾角误差的低地球轨道(LEO)卫星轨道与估计LEO卫星轨道之间的多普勒趋势的差值的示图。
现在，将参照示出的本示例性实施例，并且，在这里使用特定的语言以描述它们。然而，应当理解，不想要由此限制本发明的范围。
具体实施方式
在公开和描述本发明之前，应当理解，本发明不限于这里公开的特定的结构、处理步骤或材料，而扩展到本领域技术人员识别的其等同。还应理解，这里使用的术语仅是用于描述特定的例子，不是要限制。不同附图中的相同的附图标记代表相同的要素。在流程图和处理中提供的数字是为了阐明示出的步骤和处理而提供的，并且，未必示出特定的次序或顺序。
本示例性实施例
以下提供技术实施例的初始概要，然后在后面进一步详细描述特 定的技术实施例。该初始概要是要帮助读者更迅速地理解技术，不是要识别技术的关键特征或基本特征，也不是要限制要求权利的主题的范围。
如图1所示，全球定位系统(GPS)是可在各种类型的天气中、在地球上或附近的任意位置提供位置和时间信息的基于空间的全球导航卫星系统(GNSS)，这里，GPS接收器(例如，地球110上的GPS接收器120或122或卫星130A-H或150A-C上的GPS接收器)对四个或更多个GPS卫星140A～J具有未受阻的视线。当从GPS接收器阻挡GPS卫星使得太少的GPS卫星处于GPS接收器的视野中时，GPS接收器可不提供定位信息，或者它可产生不精确或不正确的定位信息。作为替代方案，由于外部拥塞源或妨碍GPS接收器接收有效GPS信号的其它电子设备，已知GPS频率上的GPS信号可能拥塞。作为替代方案，外部欺骗源可在尝试欺骗GPS接收器时在已知的GPS频率上产生错误GPS信号，以产生不精确或不正确的定位信息。这里，GPS接收器可与GPS收发器交换使用。
图1示出一群低地球轨道(LEO)卫星130A～H、一群GPS卫140A～J和多个地球同步轨道(GEO)或高地球轨道(HEO)卫星150A～C。LEO可一般被定义为从地球表面110延伸到约2000千米(km)的高度的轨迹内的轨道。GPS可通过一群24个GPS卫星140A～J动作。GPS卫星可以是中地球轨道(MEO)卫星。MEO可以是高于LEO(约2000km或1243英里(mi)的高度)且低于地球同步轨道(35786km或22236mi的高度)的地球周围的空间区域。地球同步轨道，也称为同步地球轨道(GEO)，可具有约等于地球旋转周期的周期和约为零的轨道偏心率。GEO中的物体可表现为相对于地面的观察者不移动，处于天空中的固定位置上。在例子中，卫星也可具有超过MEO、GEO或高地球轨道(HEO)中的GPS卫星的高度。HEO是高度偏心的地心轨道，其远地点(即，最高或最远的点)远高于其最低点。在例子中，MEO卫星可具有近12小时轨道的约20000km的轨道高度。GEO可具有近24小时轨道或者地球 旋转速度附近的轨道，由此是地球同步轨道(GEO)。LEO可以处于GPS卫星与地球表面之间的轨道中。
一般地，GPS卫星的传送天线指向地球110。各GPS卫星可通过超过或掠过地球向诸如LEO卫星130A～H或者GEO或HEO卫星的另一卫星传送GPS信号。例如，图1示出向LEO卫星130A传送其GPS信号142A～D的四个GPS卫星140A～D。在另一例子中，GPS卫星140J可向单个LEO卫星130G传送GPS信号(或GPS产生信号)142E，这里，LEO卫星可使用GPS产生信号以确定LEO卫星的轨道(通过多普勒GPS轨道确定)。在另一配置中，GPS卫星140F可向单个GEO或HEO卫星150A传送GPS信号(或GPS产生信号)142F，这里，GEO或HEO卫星可使用GPS产生信号以确定GEO或HEO卫星的轨道。GPS信号可以是编码传送卫星的位置的广谱伪随机噪声(PRN)信号。在例子中，GPS产生信号142A～F可使用L1、L2或L5频带。这里，GPS信号和GPS产生信号可被交换使用，以表示源自GPS卫星的信号，并且，GPS类似信号指的是源自GPS卫星以外的来源的信号，该信号编码源位置对时间和/或卫星历表。
各卫星(例如，GPS、LEO、MEO、GEO或HEO卫星)可被称为空间飞行器(例如，sv)。来自GPS卫星的信号可被用于产生用于计算接收器的位置的测量。各GPS信号可被用于求解接收器(例如，GPS接收器)的三维(3D)位置中的一个未知量。由于3D位置可具有三个未知量，因此，可以使用来自三个单独的GPS卫星的独立信号以计算3D位置。由于GPS卫星和GPS接收器不通过使用同一时钟动作，因此，可以使用来自第四GPS卫星的第四独立信号以补偿GPS接收器中的时钟偏离。因此，可以使用来自四个不同GPS卫星的独立GPS信号的测量，以计算精确的GPS接收器位置。有时，多于四个的卫星可处于GPS接收器的视野中，因此，附加的GPS信号可对用于计算GPS接收器位置的测量提供冗余或附加的误差检查。
卫星(例如，LEO、MEO、GEO或HEO)可使用GPS以提供 轨道确定。空间遗产轨道确定(OD)可依赖于GPS并且可提供GPS信号的4个或更多个信道的板上处理，这里，各信号构成从接收器到传送卫星的伪航程计算。
在GPS信号可后悔(例如多路径)的情况下，或者当GPS群的至少一部分不可用时，即使当GPS可能不完全可用(例如，少于4个的GPS卫星处于GPS接收器的视野中)时，仍可提供卫星的低成本轨道确定(OD)能力。在例子中，可通过使用来自单个GPS卫星的GPS产生信号产生OD。使用单个GPS卫星的OD可以是稳健的，具有部分的GPS能力，并且可在少于4个的GPS卫星可用时提供操作响应空间系统以迅速重构OD能力。在另一例子中，可通过使用GPS信号(例如，伪随机噪声(PRN)代码或CMDA代码)确定OD，这里，单个GPS卫星可对HEO和GEO轨道中的卫星提供OD，这些HEO和GEO轨道可对从经过地球地平线的多个GPS卫星接收GPS传送142F具有低的可用性。
在例子中，可通过计算单个GPS信号的多普勒的趋势并且解码在GPS信号编码的GPS传送器的位置和/或历表，提供移动平台或飞行器的轨道确定(例如，估计多达6种经典的开普勒轨道要素)。历表可包括具有各种信息的表，诸如规则次序中的数个日期和时间上的天空体(例如，卫星)的位置或轨道。
使用来自单个GPS卫星的GPS信号的多普勒趋势的OD可不仅用于LEO平台(例如，卫星)的OD，而且可用于GEO和HEO平台。使用来自单个GPS卫星的GPS信号的OD可提供OD的第二替代，从而计算2GPS信号(例如，L1和L2)频率差(例如，模拟执行)并且从可在历书中查找的信号中的一个解码传送卫星的位置。
可以利用使用来自单个GPS卫星的GPS产生信号的多普勒趋势的OD以比较遗产伪航程OD与多普勒导出OD，以评价可用于击败共轨道欺骗者和/或应答器的欺骗。可通过使用通过GEO卫星(GEO SAT)转发的专用替代信号的多普勒趋势确定OD，该专用替代信号编码GEO SAT(与GPS卫星类似，但处于GEO)的位置和/或历表。 如果源自遗产GPS信号的OD或通过使用GPS信号的多普勒趋势导出的OD指示欺骗，那么卫星接收器可切换到OD的替代性载波或者切换为拥塞备份(jamming backup)。
使用来自单个GPS卫星的GPS信号的轨道确定(OD)技术(OD装置、方法或计算机电路)可通过可明显简化使用的接收器硬件和处理的方式施加多普勒趋势以适配轨道要素。OD技术可保持硬件和处理的简化。OD技术可提供防欺骗检测和校正。当用于LEO卫星中时，使用来自单个GPS卫星的GPS产生信号的轨道确定技术可被称为LEO惯性轨道导航(LION)。当用于LEO卫星中时，用于比较遗产伪航程OD与多普勒导出OD以评价欺骗的轨道确定技术可被称为LION增强欺骗者抑制器(LIONESS)。
图2示出被配置为从GPS卫星140接收全球定位系统产生(GPS产生)信号的卫星130或150的OD的轨道确定(OD)装置或板上接收器(ROB)220。GPS产生信号可使用L1(144)、L2(146)或L5(148)带或用于传送可用于商业或军事用途的伪随机噪声代码(PRN或PN代码)信号的任何其它GPS带(例如，商业粗略获取(C/A)型代码、军事P(Y)型代码、或使用改变的GPS信号结构的M型代码)或其它专用替代性载波。
在例子中，GPS卫星140传送GPS信号(例如，L1(144))。为了简化解释，GPS产生信号被称为L1，但是，只要频率是已知的且接收器可确定传送卫星的位置，就可使用任何GPS信号(例如，L2(146)或L5(148))。ROB 220解码GPS卫星的历表和GPS时间(通过收发器230或处理器240)。解码历表可包含在没有遗产处理的情况下解调L1信号。ROB可并行地接收各L1信号并且计算多普勒偏移和多普勒趋势。ROB可基于多普勒偏移、多普勒趋势和GPS历表组合OD的测量。在一例子中，卫星的时间可使用GPS时间。在另一例子中，ROB可从多个GPS卫星接收GPS产生信号，并且，从规定GPS卫星的GPS产生信号解码GPS卫星中的每一个的历表。在另一例子中，可用于来自多个GPS卫星的L1信号改进 OD。在另一配置中，可用GPS伪航程数据改进OD。伪航程数据可包含通过遗产GPS处理产生的航程数据。
图2～3所示的OD技术可具有以相对低的成本通过使用卫星的位置和/或速度的高质量和/或可靠性测量来预测历表的能力。许多美国政府(USG)和其它卫星可依赖于GPS。GPS卫星可能不总是可用的，或者卫星可能干涉或遮蔽其它的GPS信号。由于GEO或HEO卫星可能不面向GPS传送天线(由于GPS朝向地球传送)，因此GEO或HEO卫星很少接收4个GPS信号(例如，接收经过水平线的信号)。卫星接收器(Rx)可通过使用双重天线接收多达12个信道，这可解决航天器自视障。图2～3所示的OD技术具有即使用少至一个的GPS信号也可运行的能力，因此，即使一些信号自遮蔽，也可提供OD。类似地，由于航天器结构，多普勒偏移对多路径弹跳不敏感。使用少至一个的信道可重构能力，特别是对于操作响应空间系统，这里，GPS的一部分可能没法用。另外，与对遗产GPS接收器处理接收和处理4个或更多个信号的板上系统相比，图2所示的OD技术可减少诸如皮卫星(picosat)、纳卫星(nanosat)或CUBESAT的小卫星的板上系统的成本、功率和/或尺寸。
虽然不以任何方式限制，但是，在一些本示例性实施例中，图2～3所示的卫星130或150可以是CUBESAT或其它类似类型的小型或廉价型卫星，诸如皮卫星或纳卫星。CUBESAT可以是小型化类型的卫星，该卫星可具有约1升(10立方厘米(cm))的体积和小于2千克(kg)的重量。CUBESAT可使用商业现货供应电子部件。皮卫星(或picosat)可指的是具有0.1～1kg(0.22～2.2lb)的湿质量的人造卫星。纳卫星(或nanosat)可指的是具有1～10千克(kg)(2.2～22磅(lb))的湿质量的人造卫星。微卫星(或microsat)可指的是具有10～100kg(22～220lb)的湿质量的人造卫星。这些卫星可包括能够提供各种功能的各种部件，诸如电源和功率产生机构、用于控制卫星的加热和冷却的机构和/或用于使传送器或天线指向地球的机构。功率产生机构可包括太阳能电池或面板。电源可包括电池或电容装 置。用于控制卫星的加热和冷却的机构可无源地控制卫星的加热和冷却，因此，该机构不需要电源就能适当地起作用。用于使传送器或天线指向地球的机构可无源地掌控或旋转卫星的位置。本领域技术人员可以认识到，这几种描述仅是示例性的，并且，决不是要进行限制。
GPS原本发展为用于陆地用户。在GPS位置确定中，不使用多普勒偏移。在通过使用PRN信号确定位置之后，可以使用多普勒以确定速度。通过使用具有源自已知的来源(例如，单个GPS卫星)的已知和/或稳定频率的载波的多普勒偏移的趋势，位置和/或速度可适于轨道要素(经典开普勒轨道要素)。可更容易地对静止来源(例如，大地或GEO)实现OD，但是可通过来源移动的知识(例如，GPS卫星的历表)从移动物体产生OD。GPS卫星可提供用于计算多普勒偏移和/或多普勒趋势的稳定的载波(例如，L1、L2或L5)(但也可使用其它稳定和已知的载波)。在例子中，图2～3所示的OD技术可被用于校正80～1000千米(km)间的卫星的电离层效果。可以使用底层的多普勒趋势和轨道要素计算以用稳定载波的来源(例如，GPS卫星)的已知移动通过使用已知的载波产生卫星的位置和速度。
GPS卫星可以广播超稳定信号，诸如L1(例如，1.57542GHz)和L2(例如，1.2276GHz)，并且，可在PRN信号中嵌入历表信息。GPS块11F和后面的卫星也可广播L5(例如，1.17645GHz)。具有对单个GPS的可见性的单信道板上接收器(ROB)可被用于提取传送器位置并然后被用于确定轨道和时间。使用来自GPS的多个载波(例如，L1、L2和L5)的多个信号可提供更大的精度和/或完整性。
在另一例子中，为了简化估计和/或ROB 220，图2～3所示的OD技术可从至少一个GPS接收不同频带上的两个GPS产生信号(例如，L1和L2)。为了简化解释，不同频带上的两个GPS产生信号被称为L1和L2，但可以使用机会的任何载波(例如，L1(144)、L2(146)或L5(148))。ROB可检测和混合两个信号(例如，L1和L2)并且计算差值(例如，L1-L2)，并且，使用相对多普勒信 号以产生可不必具有GHz频率上的精度参照的估计，诸如板上本地振荡器(LO)。图2～3所示的OD技术可扩展到附加的载波。通过使用两个信号，参照中的共同误差可明显相互抵消。电离层可具有与载波频率的平方(即，f2)成反比的折射。对于电离层中的卫星，可在估计、ROB或OD装置中包括相对于高度的小的比例因子。由ROB接收的第二组的GPS产生信号可至少部分地补偿各种因素或事件，诸如大气延迟和透过的GPS产生信号的折射。
大气延迟可包括电离层延迟和对流层延迟。电离层延迟出现于电离层中，该电离层是上层大气的一部分，包括区分的中间层、热层和外大气层的多个部分，原因是上部大气可通过太阳辐射被离子化。电离层可在大气电气上起一定作用上并且形成磁层的内边缘，并且，可以影响向地球上的遥远地方的无线电传播。
对流层延迟出现在对流层中，该对流层包括地球大气层的最低部分。对流层包含大气质量的大约80％和其水蒸汽和气溶胶的99％。对流层的平均深度可以是约11千米(km)。对流层深度可不同，在热带地区较深，达20公里(12英里)，在两极附近较浅，根据一年中的时间，为7km(4.3mi)。
折射可以是由于信号通过的介质的折射率的变化导致的波的方向的变化。虽然大气折射不能被测量，但是可以使用第二组信号以估计大气折射和应对最终航程估计中的估计。大气折射可包括光或诸如射频(RF)信号的其它电磁波穿过大气时的、光或其它电磁波从直线的偏离。由于空气密度随高度的变化，可出现折射。折射可导致额外路径被引入到飞行中并且可在航程测量中产生小的误差。
本质上，大气延迟和折射可改变飞行时间(TOF)和信号的多普勒偏移，这些变动可由第二组信号应对或补偿。如果卫星处于电离层中，那么多普勒会受影响。
与单个信号相比，使用两个信号可具有益处。通过板上算法利用单个GPS产生信号的多普勒和/或GPS的板上处理的精度轨道确定可利用精确的振荡器、超稳定的振荡器或原子时钟，这可比没有本地 振荡器或标准本地振荡器的卫星更昂贵。另外，由卫星产生的轨道确定常利用可产生测量误差的板上本地振荡器。因此，通过使用两个GPS产生信号，轨道确定可具有低成本并且/或者较不易受板上本地振荡器的误差的影响。
在另一例子中，GPS卫星140传送L1(144)和L2(146)。ROB 220通过使用L1或L2(通过收发器230或处理器240)解码GPS卫星的历表和GPS时间。并行地，ROB可接收各L1和L2信号并且计算多普勒偏移和多普勒趋势。多普勒偏移可具有趋势，并且，两个偏移可相互比较以补偿和校正未知的折射和电离层偏移。ROB可基于多普勒偏移、多普勒趋势和GPS历表合成OD的校正测量。在例子中，卫星的时间可使用GPS时间。在另一例子中，ROB可从多个GPS卫星接收GPS产生信号并且从规定的GPS卫星的GPS产生信号解码GPS卫星中的每一个的历表。在另一例子中，可用来自多个GPS卫星的L1和L2信号改进OD。在另一配置中，可用GPS伪航程数据改进OD。
在可与用大的掠射角接收GPS产生信号的GEO或HEO卫星一起使用的、可能不需要补偿电离层或折射的另一配置中，GPS卫星140可传送L1(144)和L2(146)。ROB 220通过使用L1或L2(通过收发器230或处理器240)解码GPS卫星的历表和GPS时间。并行地，ROB可接收各L1和L2信号并且计算多普勒偏移的差值和多普勒趋势的差值。多普勒偏移的差值可具有趋势以适于轨道要素。ROB可基于多普勒偏移的差值、多普勒趋势的差值和GPS历表合成OD的测量。在例子中，卫星的时间可使用GPS时间。使用多普勒偏移和多普勒趋势的差值可提供精确的OD，而在接收器(例如，ROB)中没有精确的LO。在另一例子中，ROB可从多个GPS卫星接收GPS产生信号并且从规定的GPS卫星的GPS产生信号解码GPS卫星中的每一个的历表。在另一例子中，可用来自多个GPS卫星的L1和L2信号改进OD。在另一配置中，可用GPS伪航程数据改进OD。
在另一例子中，GPS卫星140传送三个GPS产生信号(L1(144)、 L2(146)和L5(148))。为了简化解释，GPS产生信号被称为L1、L2和L5，但是可以使用机会的任何载波(例如，商业粗略获取(C/A)型代码、军事P(Y)型代码或使用改变的GPS信号结构的M型代码)。ROB 220通过使用L1、L2或L4(通过收发器230或处理器240)解码GPS卫星的历表和GPS时间。并行地，ROB可接收各L1、L2和L5信号并且计算多普勒偏移和多普勒趋势。相对多普勒偏移(多普勒偏移的差值)可具有趋势，并且，多普勒偏移和多普勒趋势的双重差值可被计算和校正以补偿和校正未知的折射和电离层偏移。可对没有电离层校正的两个载波补偿相对多普勒。ROB可从多普勒偏移的双重差值产生校正的相对多普勒趋势，并且，校正的相对多普勒可具有趋势以适于轨道要素。在例子中，卫星的时间可使用GPS时间。使用多普勒偏移和多普勒趋势的双重差值可补偿和校正未知的折射和电离层偏移，并且，提供精确的OD，而在接收器(例如，ROB)中没有精确的OD。使用双重差值可使用更简单的信号，但花费更长的时间以通过使用单个差值获得规定的导航精度。与使用多普勒趋势相比，单个差值可花费更长的时间以获得规定的导航精度。双重差值可以是两个单独差值之间的差值。
OD技术和描述的地理位置可提供实时和/或时间主导应用的改善。图2描述的OD技术可降低OD系统的成本并且可甚至使用少至单个的具有一个天线的信道接收器，而不求解GPS伪航程文方程。描述的OD技术可通过使用一个GPS卫星或少于四个的GPS卫星提供GPS支持。在本例子中，描述的OD技术可组合来自GPS卫星或其它来源的两个或更多个载波并且基于它们的频率差(例如，多普勒偏移)估计OD。
图3示出被配置为比较遗产伪航程OD与多普勒导出OD以评价欺骗的卫星130或150的OD的轨道确定(OD)装置或板上接收器(ROB)220，这里，遗产伪航程OD与多普勒导出OD均是从来自GPS卫星140的全球定位系统产生(GPS产生)信号导出的。GPS产生信号142A～D可使用L1、L2或L2带或者用于传送可用于商业或 军事用途的伪随机噪声代码(PRN或PN代码)信号的任何其它GPS带(例如，商业粗略获取(C/A)型代码、军事P(Y)型代码、或使用改变的GPS信号结构的M型代码)。
OD技术可通过用于提供轨道确定(OD)的支持能力提供对卫星(例如，LEO卫星)的GPS欺骗的检测。在现有的系统中，当通过卫星的ROB(板上接收器)接收GPS类欺骗信号中的一个或更多个以代替规则GPS信号时，可出现欺骗。欺骗检测系统可能能够检测欺骗，但不能在欺骗的情况下提供欺骗或支持OD的校正。OD系统常常会被欺骗愚弄并且甚至不能认识到欺骗正在发生。图3所示的OD技术可在出现欺骗时提供共轨道欺骗者和替代性OD机构的防欺骗检测。
在许多欺骗条件下，使用通过图2所示的OD技术产生的GPS载波的多普勒偏移信息的OD可基于伪航程提供与遗产GPS OD不同的结果。因此，为了确定欺骗的出现，基于航程的OD(例如，遗产GPS OD)可与基于多普勒的OD(例如，多普勒GPS OD)相比较。当不存在欺骗时，基于航程的OD和基于多普勒的OD可一致处于小的误差(或容限)内。如果检测到欺骗，那么OD技术可测试来自GPS模拟器(例如，静止模拟器)的欺骗的符号，诸如振幅奇偶性、所有信号的共用定时、和类似的测试。如果GPS模拟器不被检测到，则可假定共轨道欺骗者。多普勒处理可揭示共轨道欺骗者的位置。
图3示出被配置为从多个GPS卫星140A～D接收全球定位系统产生(GPS产生)信号142A～D的卫星130或150的OD的轨道确定(OD)装置或板上接收器(ROB)220。GPS产生信号可使用L1、L2或L5带或者用于传送可用于商业或军事用途的伪随机噪声代码(PRN或PN代码)信号的任何其它GPS带(例如，商业粗略获取(C/A)型代码、军事P(Y)型代码或使用改变的GPS信号结构的M型代码)或者其它的机会载波。
在例子中，各GPS卫星140A～D传送GPS产生信号142A～D(例如，L1)。为了简化解释，GPS产生信号被称为L1，但是，可使用 机会的任何载波(例如，L2或L5)。四个或更多个GPS卫星可传送L1上的信号。ROB 220解码GPS卫星的历表和各GPS卫星的GPS时间(通过收发器230或处理器240)。ROB可用GPS伪航程数据计算OD(例如，GPS OD)。并行地，ROB可接收各L1信号并且计算至少一个L1信号的多普勒偏移和多普勒趋势。ROB可基于多普勒偏移、多普勒趋势和GPS历表组合OD(多普勒GPS OD)的测量。在例子中，卫星的时间可使用GPS时间。ROB可比较GPS OD与多普勒GPS以确定是否正在出现欺骗。如果正在出现欺骗，那么ROB可检查模拟信号并且报告结果。如果从模拟信号看出没有出现欺骗，那么ROB可通过使用多普勒GPS OD估计欺骗者的位置并且报告结果。
在另一例子中，RF接收器可接收附加“载波”并且可向附加“载波”施加多普勒处理。载波可来自已知位置的来源。与来自GEO或HEO卫星的GPS类似PRN信号类似地，附加“载波”可以是专用信号。如果检测到欺骗，那么ROB可切换到附加“载波”或OD的“机会载波”上的信号。在另一例子中，可以使用多于一个的频率或“机会载波”以使得欺骗或干扰变得困难。
当使用替代性载波时，可向卫星(例如，LEO卫星)广播各种载波。载波可使得卫星能够使用具有很少的方向性的偶极或补片天线。来源可具有比正常传送(例如，平均来源)强的信号。例如，PRN信号可通过GEO卫星被中转。信号可使用与GPS格式类似的格式并且编码来源和中继(例如，GPS卫星)的位置。例如，跟踪和数据中转卫星(TDRS)可具有大功率的S带，该S带可通过低方向性天线闭合。数个卫星能够以可闭合的3GHz或更低的频率广播。
返回到图3，OD技术(例如，ROB 220)可包括相互比较来自多个GPS信号的OD的投票机构。四个或更多个GPS卫星可传送L1上的信号。ROB 220解码GPS卫星的历表和各GPS卫星的GPS时间(通过收发器230或处理器240)。ROB可用GPS伪航程数据计算OD(例如，GPS OD)。并行地，ROB可接收各L1信号并且计算多普勒偏移和多普勒趋势。ROB可基于多普勒偏移、多普勒趋势和GPS 历表组合OD(多普勒GPS OD)的测量。在例子中，卫星的时间可使用GPS时间。ROB可比较基于多普勒的OD与其它多普勒OD。投票可实现为评价一个或更多个信号是否存在误差。在例子中，GPS产生信号可扩展到GPS L2和L5载波。ROB可比较GPS OD与选择的多普勒GPS(或通过投票产生的复合多普勒GPS)，以确定是否正在出现欺骗。如果正在出现欺骗，那么ROB可检查模拟信号并且报告结果。如果从模拟信号看出没有出现欺骗，那么ROB可通过使用多普勒GPS OD估计欺骗者的位置并且报告结果。
图3所示的OD技术通过比较多普勒导出OD与伪航程导出OD来提供GPS欺骗的检测。OD技术可作为OD的独立输入测试各GPS多普勒，并且，提供GPS欺骗的校正。在另一例子中，可以使用使用替代性载波(例如，来自诸如跟踪和数据中继卫星系统(TDRSS)的信号或机会的其它通信载波)的多普勒处理的欺骗的保护。TDRSS是国家航空航天局(NASA)对空间通信使用的美国通信卫星(各卫星被称为TDRS)和地面站的网络。
OD技术已证明可用于通过使用单个多普勒信号(例如，来自GPS或GEO卫星)确定轨道参数。OD技术提供使用从少至一个的GPS卫星或历表已知(或者在信号中编码)的其它卫星(例如，GEO卫星)传送器接收的多普勒信号中的趋势以确定卫星(例如，LEO卫星)的轨道的方法。
可在已知卫星(例如，GPS卫星)的轨道要素与使用经典开普勒轨道要素的轨道未知的卫星(例如，LEO卫星)之间存在确定性的关系。
轨道要素可以是唯一地识别特定轨道所需要的参数。图4～6示出开普勒轨道要素的示图。在轨道力学或天文学中，可在使用开普勒轨道的经典的二体系统中考虑轨道要素。可从牛顿运动定律和牛顿万有引力定律导出开普勒轨道。可以使用各种数学表现以描述同一轨道，但是各种表现可分别包含一组六个的常用参数。在真实的轨道中，卫星(及其要素)可能由于其它物体的重力干扰和相对论效果随时间改 变。在特定的时间，开普勒轨道可以是理想的数学近似。
经典轨道要素可包括基于开普勒行星运动定律包括六个开普勒要素。当从惯性系观看时，两个轨道体(例如，地球110和卫星302)可勾画出相异的轨迹。这些轨迹中的每一个可在共同的质量中心上具有焦点。当从一个物体(例如，地球)的非惯性系观看时，物体中的一个(例如，卫星)的轨迹可是明显的。开普勒要素可描述非惯性轨迹。根据哪个物体被用作参照点，轨道可具有两组的开普勒要素。参照体可被称为主要的，另一物体可被称为次要的。
可以使用椭圆以代表轨道。可限定椭圆的形状和尺寸的两个要素可以是偏心率(e)和半主轴(a)。偏心率(e)可表征椭圆的形状，诸如描述与圆相比的伸长率。长主轴(a)可以是近拱点(即近地点或近日点)316和远拱点(即，远地点)306的距离和除以2。对于圆形轨道，半主轴是各物体的中心之间的距离，不是物体到质量中心的距离。代表轨道的椭圆可以在一个轨道平面310上。
可限定椭圆的轨道平面310的取向的两个要素可以是倾角(例如，赤道面)(I或i)324或上升节点(Ω)340的经度。倾角(I或i)表示椭圆相对于参照面的垂直倾斜，可在上升节点320(在这里，当地球被用于参照点时，轨道向上穿过参照面312或天赤道(或黄道)的平面)处测量该垂直倾斜。上升节点(Ω)的经度可关于参照点或参照系的称为春分314的春分点水平取向椭圆的上升节点(有这里，轨道向上穿过参照面)。参照面312与轨道面310之间的交点可被称为节点线308，该节点线308连接质量中心与上升和下降节点。
卫星在椭圆上的位置可由近心点幅角(ω)和纪元的平均异常(M0)表示。近心点幅角(ω)将椭圆在轨道面中的取向限定为从上升节点320到近拱点316(即，第二物体(例如，地球)在轨道中最接近第一物体(例如，卫星)的点)测量的角度。纪元的平均异常(M0)限定轨道物体(例如，卫星)在特定时间(“纪元”)沿椭圆的位置。平均异常可以是随时间线性改变但不与真实几何角对应的数学方便“角”。平均异常可被转换成真实异常(ν)326，它表示任何给定时 间的近拱点(即，最接近中心物体)与轨道物体的位置之间的、椭圆面中的真实几何角。
倾角、上升节点的经度和近心点幅角也可被描述为关于参照坐标系限定轨道的取向的Euler角。非椭圆轨迹(patrajectory)可存在但不闭合，并因此不被视为轨道。如果偏心率大于1，那么轨迹是双曲线。如果偏心率等于1且角动量为0，那么轨迹是径向的。如果偏心率是1，具有角动量，那么轨迹是抛物线。
在另一例子中，上升节点(AN)320是卫星轨道中的卫星在向北(即，向北极318)运行时与天赤道(或绕轨太阳的物体的黄道)312的面相交的点。近地点幅角(ω)322是沿轨道面逆时针测量的上升节点与近地点(或绕轨太阳的卫星的近日点)之间的角度。偏心率(e)可以是椭圆焦点之间的距离的一半除以半主轴。倾角(I)324可以是轨道面310与天赤道面312之间的角度。假定卫星在面积与实际的轨道椭圆相同的圆上的轨道中以恒定速度移动，则平均异常可以是卫星自从最后通过近地点移动的角度。平均异常可等于椭圆轨道、或者圆形图案的所有时间的近地点316和远地点306处的真实异常。半主轴(a)可以是近地点与远地点之间的距离的一半。
在另一配置中，半主轴(a)可以是限定轨道的尺寸的常数。偏心率(e)可以是限定轨道的形状的常数，这里，e＝0代表圆形轨道，并且，e<0代表椭圆轨道。倾角(i)代表赤道312与轨道面310之间的角度。上升节点(Ω)320的右上升可以是春分314与轨道与赤道面相交的点(例如，上升节点320)之间的角度。近心点幅角(ω)322可以是上升节点与最接近地球的轨道点(近地点316)之间的角度。真实异常(ν)可以是(轨道面310中的)近地点与飞行器302之间的角度。
地球中心惯性(ECI)坐标可被转换成卫星的球坐标。例如，平均移动n可以由代表，这里，μ＝3.986005e14。平均异常M可M＝n(t-T)代表。偏心异常E可由代表。直实异常v可由或代表。到地球中心的距离r可由代表。位置矢量可由下式代表：
使用图4～6所示的经典开普勒轨道要素和以上表示的ECI)坐标中的卫星位置的分析微分，可以产生代表速度的位置的时间微分。将轨道要素转换成卫星速度(在ECI坐标中)的有用的表达如下。
在例子中，当r和E是常数时(例如，圆)，速度矢量可由下式代表：
这里，b＝a(1-e2)1/2；l1＝cosΩcosω-sinΩsinωcosi；m1＝sinΩcosω-cosΩsinωcosi；n1＝sinωsini；l2＝-cosΩsinω-sinΩcosωcosi；m2＝-sinΩsinω-cosΩcosωcosi；n2＝cosωsini。在球坐标中，多普勒频率fd可由代表，这里，f0是载波频率(例如，L1、L2或L5)，并且这里，Ps是卫星的坐标，Pe是地球的位置，c代表光速常数(例如，每秒299,792,458米)。
当各卫星的速度在ECI中表达时，多普勒偏移可以是载波频率除以c乘以两个卫星的速度差矢量的大小。可对GPS卫星计算速度对时间。在例子中，可以使用以下的假定：半主轴为26560300米(m)，倾角为55度，偏心率为0.001393，平均异常为-2.62555弧度(rad)， 近心点幅角为2.56865rad。在图9～11中示出约700km高度上的倾角45度的LEO卫星的随时间的多普勒趋势。
在例子中，ROB能够进行可以是一个或几个确定、估计或猜测的轨道的初始确定、估计或猜测。ROB可计算期望的多普勒趋势。ROB可测量试验情况的多普勒趋势并且计算残差。ROB可确定符号、曲折、平均、斜率、残差的第二微分和/或残差的第三微分。可以使用诸如随机尝试和误差的多种方法以迭代到解。也可使用优先测试以提供更迅速地迭代到结果的自适应方法。可以使用测量的形状或误差的形状以确定调整的轨道要素。例如，平面误差可指示半主轴中的误差，该误差可以是最不敏感的参数。平均异常中的误差可产生倾坡。可以是最敏感的参数(例如，具有频繁的变化的参数)的倾斜的误差可产生更强的第二微分和曲折点。偏心误差可产生更多的第三微分。
Kalman滤波器可有效地估计未知轨道要素的值。Kalman滤波器可通过预测值、估计预测值的不确定度、以及预测值与测量值的加权平均，产生测量的真实值和它们的相关的计算值的估计。可对具有最小的不确定度的值赋予最大的权重。由于加权平均与进入到加权平均中的值中的任一个相比具有更好的估计不确定度，因此，与原始测量相比，由Kalman滤波器产生的估计趋于更接近真实值。也可在估计轨道时使用其它的模块和方法。
图9示出随以秒为单位的时间102的以Hz 104测量的低地球轨道(LEO)卫星轨道的全球定位系统(GPS)L1信号162和LEO卫星轨道的估计多普勒160的多普勒偏移的示图。示出2500米误差，因此，GPS L1的多普勒和估计多普勒均可被看到。偏心率小，因此偏心率可被修约为0。
图10示出沿轨道的500米高度误差和约350米(m)异常的低地球轨道(LEO)卫星轨道与估计LEO卫星轨道之间的多普勒趋势的差值(即，Δ多普勒164)的示图。
图11示出随以秒为单位的时间102的在多普勒估计(Hz)106中测量为残留误差的0.1度倾斜误差的低地球轨道(LEO)卫星轨道 与估计LEO卫星轨道之间的多普勒趋势的差值(即，Δ多普勒166)的示图。
基于展示，可在卫星轨道要素与多普勒趋势之间存在确定性的关系。多普勒水平和残差可以是可以在合理的时间(真实时间)内估计的量级。多普勒水平和残差可与用于从地球上的地面位置估计LEO卫星的测量相当。根据初始确定的量或轨道上的猜测(例如，冷开始)，精确的初始OD可花费几百秒到几千秒以产生。一旦估计轨道，误差就可与基于地面的GPS接收器性能相当(例如，在从多普勒GPS OD的若干米内)。
对于相对于诸如卫星上的传送器的波源移动的诸如接收器的观看者，多普勒偏移可以是波的频率的变化。观察者、来源或者两者的移动可产生频率的变化。由于多普勒效果导致的频率的相对变化可被解释如下。当波源正向观察者移动时，从与前波相比更接近观察者的位置发出各连续的波峰。因此，与前波相比，各波花费稍微更少的时间以到达观察者。因此，观察者处的连续波峰的到达之间的时间减少，从而导致感觉频率的增加。相反，如果波源正远离观察者，那么从与前波相比更远离观察者的位置发射各波，因此，连续波之间的到达时间增加，从而降低感觉的频率。
与相对慢速移动的物体相比，相对以更大的速度移动的物体可提供更精确的多普勒测量。与相互更远离的物体相比，相互更接近的物体可提供更精确的多普勒测量。与可具有更慢的表观速度的在MEO中动作的卫星相比，在LEO或GEO中动作的卫星可在GPS产生信号上施加更大的多普勒偏移。
由于GPS卫星与卫星收发器之间的相对移动，因此，由卫星接收并且由GPS卫星传送的信号可经历频率的多普勒偏移。因此，诸如GPS产生信号的各信号可相互经历不同的多普勒偏移。
如图7中的流程图所示，另一例子提供卫星的轨道确定(OD)的方法500。方法可执行为用于轨道确定(OD)装置的机器、计算机电路、或者处理器或收发器上的指令，这里，指令包含于至少一个计算 机可读介质或一个非暂时性机器可读存储介质上。方法包括在块510中从单个GPS卫星接收全球定位系统产生(GPS产生)信号的动作。后跟在块510中从GPS产生信号解码GPS卫星的历表的动作。方法的下一动作可以是在块530中确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒趋势。方法还可包括在块540中通过使用适配到轨道模型的开普勒轨道要素的GPS产生信号所提供的历表、多普勒偏移和多普勒趋势，产生多普勒GPS OD。
在例子中，从GPS卫星接收GPS产生信号的动作还可包含：从GPS卫星接收第一GPS带上的第一GPS产生信号；和从GPS卫星接收第二GPS带上的第二GPS产生信号。确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒趋势的动作还可包含：确定第一GPS产生信号的多普勒偏移；和确定第二GPS产生信号的多普勒偏移。产生多普勒GPS OD的动作还可包含：通过比较第一GPS产生信号的多普勒偏移和第二GPS产生信号的多普勒偏移，针对折射和电离层偏移补偿或校正多普勒偏移和多普勒趋势；和通过使用经补偿或校正的多普勒偏移和多普勒趋势改进多普勒GPS OD。
在另一例子中，从GPS卫星接收GPS产生信号的动作还可包含：从GPS卫星接收第一GPS带上的第一GPS产生信号；和从GPS卫星接收第二GPS带上的第二GPS产生信号。确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒趋势的动作还可包含：确定第一GPS产生信号的多普勒偏移与第二GPS产生信号的多普勒偏移的差异；和将差异多普勒趋势化。产生多普勒GPS OD的动作还可包含：使多普勒趋势与开普勒轨道要素适配，其中，可在没有精确的本地振荡器(LO)的情况下产生多普勒GPS OD。
如图8中的流程图所示，另一例子提供能够操作为确定卫星轨道的卫星的轨道确定(OD)装置的计算机电路的功能600。功能可实现为可作为机器上的指令执行的功能的方法，这里，指令包含于至少一个计算机可读介质或一个非暂时性机器可读存储介质上。计算机电路可被配置为如块610那样从GPS卫星接收单独的全球定位系统产生 (GPS产生)信号。计算机电路可还被配置为如块620那样从GPS产生信号解码GPS卫星的历表。计算机电路可还被配置为如块630那样确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒趋势。计算机电路可还被配置为如块640那样通过使用GPS卫星的历表和与轨道模型的开普勒轨道要素适配的GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒趋势，产生多普勒GPS OD。
在例子中，被配置为从GPS卫星接收GPS产生信号的计算机电路可还被配置为从GPS卫星接收第一GPS带(例如，L1、L2或L5)上的第一GPS产生信号并且从GPS卫星接收第二GPS带上的第二GPS产生信号。被配置为确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒趋势的计算机电路可还被配置为确定第一GPS产生信号的多普勒偏移和确定第二GPS产生信号的多普勒偏移。计算机电路可还被配置为通过比较第一GPS产生信号的多普勒偏移和第二GPS产生信号的多普勒偏移，针对折射和电离层偏移补偿或校正多普勒偏移和多普勒趋势。被配置为产生多普勒GPS OD的计算机电路可还被配置为通过使用经补偿或校正的多普勒偏移和多普勒趋势改进多普勒GPS OD。
在另一例子中，计算机电路可还被配置为从GPS产生信号确定伪航程。被配置为产生多普勒GPS OD的计算机电路可还被配置为通过使用伪航程改进多普勒GPS OD。
在另一配置中，计算机电路可还被配置为执行以下过程：从第二GPS卫星接收至少一个GPS产生信号；从至少一个GPS产生信号解码第二GPS卫星的历表；和确定至少一个GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒趋势。被配置为产生多普勒GPS OD的计算机电路可还被配置为通过使用由至少一个GPS产生信号提供的历表、多普勒偏移和多普勒趋势改进多普勒GPS OD。
在另一例子中，被配置为从GPS卫星接收GPS产生信号的计算机电路可还被配置为执行以下过程：从GPS卫星接收第一GPS带(例如，L1、L2或L5)上的第一GPS产生信号；和从GPS卫星接收第二GPS带上的第二GPS产生信号。被配置为确定GPS产生信号的多 普勒偏移和多普勒趋势的计算机电路可还被配置为执行以下过程：确定第一GPS产生信号的多普勒偏移与第二GPS产生信号的多普勒偏移的差异；和将差异多普勒趋势化。被配置为产生多普勒GPS OD的计算机电路可还被配置为执行以下过程：使多普勒趋势与开普勒轨道要素适配并且在没有精确的本地振荡器(LO)的情况下产生多普勒GPS OD。
在另一配置中，被配置为从GPS卫星接收GPS产生信号的计算机电路可还被配置为执行以下过程：从GPS卫星接收第一GPS带(例如，L1、L2或L5)上的第一GPS产生信号；从GPS卫星接收第二GPS带上的第二GPS产生信号；和从GPS卫星接收第三GPS带上的第三GPS产生信号。被配置为确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒趋势的计算机电路可还被配置为执行以下过程：确定两个不同对的GPS产生信号的多普勒偏移的差异；确定两个不同的多普勒偏移差异的双重差异；和将双重差异多普勒趋势化，以产生校正的相对多普勒趋势。各不同的对可使用非其它差异的第一、第二或第三GPS产生信号的多普勒偏移。被配置为产生多普勒GPS OD的计算机电路可还被配置为执行以下过程：使经校正的相对多普勒趋势与开普勒轨道要素适配。各GPS带可包含L1、L2或L5带。
在另一例子中，计算机电路可还被配置为执行以下过程：从至少四个GPS卫星中的每一个接收第一GPS带上的GPS产生信号；从各GPS产生信号解码至少四个GPS卫星中的每一个的历表；从至少四个GPS产生信号产生具有GPS伪航程数据的GPS OD；针对规定的容限比较多普勒GPS OD和GPS OD；和当GPS OD与多普勒GPS OD相差超过规定的容限时，使用多普勒GPS OD。在另一配置中，计算机电路可进一步被配置执行以下过程：当GPS OD与多普勒GPS OD相差超过规定的容限时，检查模拟信号；和当不使用模拟信号时，通过使用多普勒GPS OD估计欺骗装置的位置。
在另一例子中，开普勒轨道要素可包括上升节点(AN)、近地点幅角(ω)，偏心率(E)，倾斜(I)、平均异常或半主轴。
返回到图2，卫星(例如，LEO卫星130或GEO或HEO卫星150)的OD的示例性轨道确定(OD)装置或板上接收器(ROB)220可被配置为通过天线210从GPS卫星140接收全球定位系统产生(GPS产生)信号。GPS产生信号可使用L1(144)、L2(146)或L5(148)带或用于传送可用于商业或军事用途的伪随机噪声代码(PRN或PN代码)信号的任何其它GPS带(例如，商业粗略获取(C/A)型代码、军事P(Y)型代码或使用改变的GPS信号结构的M型代码)。OD装置或ROB可包括收发器230和处理器240。如图7的500或图8的600所述，OD装置或ROB可被配置为用于卫星的OD。
返回到图3，卫星(例如，LEO卫星130或GEO或HEO卫星150)的OD的示例性轨道确定(OD)装置或板上接收器(ROB)220可被配置为通过天线210从多个GPS卫星140A～D接收全球定位系统产生(GPS产生)信号142A～D。各GPS产生信号412A～D可使用L1、L2或L5带或用于传送可用于商业或军事用途的伪随机噪声代码(PRN或PN代码)信号的任何其它GPS带(例如，商业粗略获取(C/A)型代码、军事P(Y)型代码或使用改变的GPS信号结构的M型代码)。
在例子中，OD装置或ROB 220可包括收发器230和处理器240。收发器可被配置为用于从至少四个GPS卫星中的每一个接收第一GPS带上的全球定位系统产生(GPS)产生信号。处理器可被配置为执行以下过程：从各GPS产生信号解码至少四个GPS卫星中的每一个的历表；从至少四个GPS产生信号产生具有GPS伪航程数据的GPS OD；计算至少一个GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒趋势；通过使用与对轨道模型的开普勒轨道要素适配的至少一个GPS产生信号提供的历表、多普勒偏移和多普勒趋势，产生多普勒GPS OD；和比较GPS OD与多普勒GPS OD。
在另一例子中，处理器可还被配置为执行以下过程：当GPS OD与多普勒GPS OD相差超过规定的容限时，检查模拟信号；和当不使 用模拟信号时，通过使用多普勒GPS OD估计欺骗装置的位置。在另一配置中，处理器可还被配置为执行以下过程：通过使用由与轨道模型的开普勒轨道要素适配的各GPS产生信号提供的历表、多普勒偏移和多普勒趋势，产生各GPS产生信号的多普勒GPS OD；和比较各多普勒GPS OD与其它的多普勒GPS OD，以确定错误的GPS产生信号。
在另一例子中，收发器可还被配置为执行以下过程：从至少四个GPS卫星中的至少一个接收至少两个GPS带中的每一个上的GPS产生信号。处理器可还被配置为执行以下过程：计算两个不同GPS带上的至少两个GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒趋势；通过比较两个GPS产生信号的多普勒偏移，针对折射和电离层偏移补偿或校正多普勒偏移和多普勒趋势；和通过使用经补偿或校正的多普勒偏移和多普勒趋势，改进多普勒GPS OD。
在另一配置中，收发器可还被配置为执行以下过程：从至少四个GPS卫星中的至少一个接收至少两个GPS带中的每一个上的GPS产生信号。处理器可还被配置为执行以下过程：确定两个不同的GPS带上的至少两个GPS产生信号的多普勒偏移的差异；将差异多普勒趋势化；和使差异的多普勒趋势与开普勒轨道要素适配，其中，在没有精确的本地振荡器(LO)的情况下产生多普勒GPS OD。卫星可包含CUBESAT、皮卫星、纳米卫星、微卫星、低地球轨道(LEO)卫星、地球同步轨道(GEO)或高地球轨道(HEO)卫星。CUBESAT重量可小于5公斤。
各种技术或其某些方面或部分可采取体现于诸如软盘、CD-ROM、硬驱动、非暂时性计算机可读存储介质或任何其它机器可读存储介质的可触知介质上的程序代码(即，指令)的形式，其中，当程序代码被加载到诸如计算机的机器并且由其执行时，机器变为用于实施各种技术的装置。在在可编程计算机上执行程序代码的情况下，计算装置可包括处理器、可通过处理器读取的存储介质(包含易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入装置和至少一个输出装置。易失性和非易失性存储器和/或存储元件可以是RAM、 EPROM、快擦写驱动、光学驱动、磁硬驱动或用于存储电子数据的其它介质。卫星还可包括收发器模块、计数器模拟、处理模块和/或时钟模块或定时器模块。可实现或利用在这里描述的各种技术的一个或更多个程序可使用应用编程界面(API)和可重新使用控制等。这种程序可在高级过程或面向对象的编程语言中被实现以与计算机系统通信。但是，如果希望的话，可在汇编或机器语言中实现程序。在任何情况下，语言可以是编译或解释语言，并与硬件实现组合。
应当理解，在本说明书中描述的许多功能单元已被标为模块，以便更具体地强调它们的实现独立性。例如，模块可以实现为包含定制VLSI电路或门阵列的硬件电路，诸如逻辑芯片、晶体管或其它离散部件的现货供应半导体。也可在诸如场可编程门阵列、可编程阵列逻辑或可编程逻辑器件等的可编程硬件器件中实现模块。
也可在软件中实现以通过各种类型的处理器执行模块。可执行代码的识别模块可例如包含计算机指令的一个或更多个物理或逻辑块块，这些计算机指令可例如组织为对象、过程或功能。然而，识别模块的可执行代码不必在物理上位于一起，而是可以包括存储在不同位置中的完全不同的指令，这些指令当在逻辑上结合在一起时，包含模块并且实现模块的陈述目的。
实际上，可执行代码的模块可以是单个指令或许多指令，并且甚至可以在不同的程序中以及跨着几个存储器装置分布在若干不同的代码段上。类似地，操作数据可在这里在模块内被识别和示出，并且，可体现于任何适当的形式并且在任何适当类型的数据结构中被组织。操作数据可被收集为单个数据集，或者可以分布于包含不同存储装置的不同位置上，并且，可至少部分地仅作为系统或网络上的电子信号存在。模块可以是被动的或主动的，包括能够操作为执行希望的功能的代理。
在整个说明书中提到“例子”或“示例性”意味着，关于例子描述的特定的特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书的各种位置上出现短语“在例子中”或词语“示例性” 未必均指的是同一实施例。
这里，为了方便，可在共同的列表中给出多个项目、结构要素、组分要素和/或材料。但是，这些列表应被解释为列表的各成员被单独地识别为单独或唯一的成员。因此，在没有相反的指示的情况下，这种列表的单独的成员不应仅基于它们呈现于共同的组中而被解释为同一列表的任何其它成员的事实等同。另外，本发明的各种实施例和例子可在这里连同其各种成分的替代方案一起被提到。应当理解，这种实施例、例子和替代方案不应被解释为相互的事实等同，而应被视为本发明的单独和自发表现。
并且，描述的特征、结构和特性可在一个或更多个实施例中以任何适当的方式被组合。在以下的描述中，提供大量的特定的细节，诸如布局例子、距离、网络例子等，以提供本发明的实施例的彻底理解。但是，本领域技术人员可以认识到，可以在没有特定细节中的一个或更多个的情况下或者在具有其它的方法、成分、布局等的情况下实施本发明。在其它的情况下，为了避免混淆本发明的方面，没有表示和描述公知的结构、材料或动作。
虽然以上的例子在一个或更多个特定的应用中是本发明的原理的解释，但是本领域技术人员应当理解，在没有本发明特许的运用的情况下，并且在不背离本发明的原理和概念的情况下，可以提出实现的形式、用途和细节的大量修改。因此，本发明仅由所附的权利要求限制。

Claims (20)

1.一种能够操作为确定卫星的轨道的卫星用轨道确定(OD)装置，其特征在于，所述轨道确定装置具有被配置为执行以下过程的计算机电路：
从GPS卫星接收单个全球定位系统产生(GPS产生)信号；
从GPS产生信号解码GPS卫星的历表；
确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势；和
通过使用GPS卫星的历表以及与轨道模型的开普勒轨道要素适配的GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势，产生多普勒GPS OD。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，
被配置为从GPS卫星接收GPS产生信号的计算机电路还被配置为从GPS卫星接收第一GPS带上的第一GPS产生信号并且从GPS卫星接收第二GPS带上的第二GPS产生信号，
被配置为确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势的计算机电路还被配置为确定第一GPS产生信号的多普勒偏移并且确定第二GPS产生信号的多普勒偏移，
计算机电路还被配置为通过比较第一GPS产生信号的多普勒偏移和第二GPS产生信号的多普勒偏移来针对折射和电离层偏移补偿或校正多普勒偏移和多普勒偏移的趋势，以及
被配置为产生多普勒GPS OD的计算机电路还被配置为通过使用经补偿或校正的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势改进多普勒GPSOD。
3.根据权利要求1所述的装置，还被配置为执行以下过程：
从GPS产生信号确定伪航程，其中，
被配置为产生多普勒GPS OD的计算机电路还被配置为通过使用伪航程来改进多普勒GPS OD。
4.根据权利要求1所述的装置，还被配置为执行以下过程：
从第二GPS卫星接收至少一个GPS产生信号；
从所述至少一个GPS产生信号解码第二GPS卫星的历表；和
确定所述至少一个GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势，
其中，被配置为产生多普勒GPS OD的计算机电路还被配置为通过使用由所述至少一个GPS产生信号提供的历表、多普勒偏移和多普勒偏移的趋势改进多普勒GPS OD。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，
被配置为从GPS卫星接收GPS产生信号的计算机电路还被配置为执行以下过程：
从GPS卫星接收第一GPS带上的第一GPS产生信号；和
从GPS卫星接收第二GPS带上的第二GPS产生信号，
被配置为确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势的计算机电路还被配置为执行以下过程：
确定第一GPS产生信号的多普勒偏移与第二GPS产生信号的多普勒偏移的差异；和
将所述差异多普勒趋势化，以及
被配置为产生多普勒GPS OD的计算机电路还被配置为执行以下过程：
使多普勒偏移的趋势与开普勒轨道要素适配并且在没有精确的本地振荡器(LO)的情况下产生多普勒GPS OD。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，
被配置为从GPS卫星接收GPS产生信号的计算机电路还被配置为执行以下过程：
从GPS卫星接收第一GPS带上的第一GPS产生信号；
从GPS卫星接收第二GPS带上的第二GPS产生信号；和
从GPS卫星接收第三GPS带上的第三GPS产生信号，
被配置为确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势的计算机电路还被配置为执行以下过程：
确定两个不同对的GPS产生信号的多普勒偏移的差异，其中，各不同对的GPS产生信号使用非其它差异的第一、第二或第三GPS产生信号的多普勒偏移；
确定两个不同的多普勒偏移差异的双重差异；和
将双重差异多普勒趋势化，以产生校正的相对多普勒偏移的趋势，以及
被配置为产生多普勒GPS OD的计算机电路还被配置为执行以下过程：
使经校正的相对多普勒偏移的趋势与开普勒轨道要素适配。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，各GPS带包含L1、L2或L5带。
8.根据权利要求1所述的装置，还被配置为执行以下过程：
从至少四个GPS卫星中的每一个接收第一GPS带上的GPS产生信号；
从各GPS产生信号解码至少四个GPS卫星中的每一个的历表；
从所述至少四个GPS产生信号产生具有GPS伪航程数据的GPSOD；
针对规定的容限比较多普勒GPS OD和GPS OD；和
当GPS OD与多普勒GPS OD相差超过规定的容限时，使用多普勒GPS OD。
9.根据权利要求8所述的装置，还被配置为执行以下过程：
当GPS OD与多普勒GPS OD相差超过规定的容限时，检查模拟信号；和
当不使用模拟信号时，通过使用多普勒GPS OD估计欺骗装置的位置。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，开普勒轨道要素选自包含上行节点(AN)、近地点幅角(ω)、偏心率(e)、倾斜(I)、平均异常和半主轴的组。
11.一种卫星的轨道确定(OD)的方法，其特征在于，所述方法包括：
从单个GPS卫星接收全球定位系统产生(GPS产生)信号；
从GPS产生信号解码GPS卫星的历表；
确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势；和
通过使用由与轨道模型的开普勒轨道要素适配的GPS产生信号提供的历表、多普勒偏移和多普勒偏移的趋势，产生多普勒GPS OD。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，
从GPS卫星接收GPS产生信号还包含：
从GPS卫星接收第一GPS带上的第一GPS产生信号；和
从GPS卫星接收第二GPS带上的第二GPS产生信号；
确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势还包含：
确定第一GPS产生信号的多普勒偏移；和
确定第二GPS产生信号的多普勒偏移；
产生多普勒GPS OD还包含：
通过比较第一GPS产生信号的多普勒偏移和第二GPS产生信号的多普勒偏移，针对折射和电离层偏移补偿或校正多普勒偏移和多普勒偏移的趋势；和
通过使用经补偿或校正的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势来改进多普勒GPS OD。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，
从GPS卫星接收GPS产生信号还包含：
从GPS卫星接收第一GPS带上的第一GPS产生信号；和
从GPS卫星接收第二GPS带上的第二GPS产生信号；
确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势还包含：
确定第一GPS产生信号的多普勒偏移与第二GPS产生信号的多普勒偏移的差异；和
将所述差异多普勒趋势化，以及
产生多普勒GPS OD还包含：
使多普勒偏移的趋势与开普勒轨道要素适配，其中，可在没有精确的本地振荡器(LO)的情况下产生多普勒GPS OD。
14.一种用于卫星的轨道确定(OD)的装置，其特征在于，所述装置包括：
用于从单个GPS卫星接收全球定位系统产生(GPS产生)信号的单元；
用于从GPS产生信号解码GPS卫星的历表的单元；
用于确定GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势的单元；和
用于通过使用由与轨道模型的开普勒轨道要素适配的GPS产生信号提供的历表、多普勒偏移和多普勒偏移的趋势，产生多普勒GPSOD的单元。
15.一种用于卫星的轨道确定(OD)的卫星用板上接收器(ROB)，该板上接收器包含：
用于从至少四个GPS卫星中的每一个接收第一GPS带上的全球定位系统产生(GPS产生)信号的收发器；和
处理器，用于执行以下过程：
从GPS产生信号解码至少四个GPS卫星中的每一个的历表；
从所述至少四个GPS产生信号产生具有GPS伪航程数据的GPS OD；
计算至少一个GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势；
通过使用由与轨道模型的开普勒轨道要素适配的所述至少一个GPS产生信号提供的历表、多普勒偏移和多普勒偏移的趋势，产生多普勒GPS OD；和
比较GPS OD与多普勒GPS OD。
16.根据权利要求15所述的板上接收器，其中，处理器还被配置为执行以下过程：
当GPS OD与多普勒GPS OD相差超过规定的容限时，检查模拟信号；和
当不使用模拟信号时，通过使用多普勒GPS OD估计欺骗装置的位置。
17.根据权利要求15所述的板上接收器，其中，处理器还被配置为执行以下过程：
通过使用由与轨道模型的开普勒轨道要素适配的各GPS产生信号提供的历表、多普勒偏移和多普勒偏移的趋势，产生各GPS产生信号的多普勒GPS OD；和
比较各多普勒GPS OD与其它的多普勒GPS OD，以确定错误的GPS产生信号。
18.根据权利要求15所述的板上接收器，其中，
收发器还被配置为执行以下过程：
从所述至少四个GPS卫星中的至少一个接收至少两个GPS带中的每一个上的GPS产生信号，以及
处理器还被配置为执行以下过程：
计算两个不同GPS带上的至少两个GPS产生信号的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势；
通过比较两个GPS产生信号的多普勒偏移，针对折射和电离层偏移补偿或校正多普勒偏移和多普勒偏移的趋势；和
通过使用经补偿或校正的多普勒偏移和多普勒偏移的趋势，改进多普勒GPS OD。
19.根据权利要求15所述的板上接收器，其中，
收发器还被配置为执行以下过程：
从所述至少四个GPS卫星中的至少一个接收至少两个GPS带中的每一个上的GPS产生信号，以及
处理器还被配置为执行以下过程：
确定两个不同的GPS带上的至少两个GPS产生信号的多普勒偏移的差异；
将所述差异多普勒趋势化；和
使所述差异的多普勒偏移的趋势与开普勒轨道要素适配，其中，在没有精确的本地振荡器(LO)的情况下产生多普勒GPS OD。
20.根据权利要求15所述的板上接收器，其中，卫星选自包含CUBESAT、皮卫星、纳米卫星、微卫星、低地球轨道(LEO)卫星、地球同步轨道(GEO)和高地球轨道(HEO)卫星的组，其中，CUBESAT重量小于5公斤。
CN201480030476.8A 2013-05-29 2014-05-29 使用多普勒和开普勒轨道要素的卫星轨道确定的装置及方法 Active CN105246781B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/904,953 US9453903B2 (en) 2013-05-29 2013-05-29 Satellite orbital determination (OD) using Doppler and Kepler orbital elements
US13/904,953 2013-05-29
PCT/US2014/040077 WO2014194128A2 (en) 2013-05-29 2014-05-29 Satellite orbital determination (od) using doppler and kepler orbital elements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105246781A CN105246781A (zh) 2016-01-13
CN105246781B true CN105246781B (zh) 2017-07-04

Family

ID=51383920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480030476.8A Active CN105246781B (zh) 2013-05-29 2014-05-29 使用多普勒和开普勒轨道要素的卫星轨道确定的装置及方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9453903B2 (zh)
EP (1) EP3003861B1 (zh)
CN (1) CN105246781B (zh)
IL (1) IL242789B (zh)
WO (1) WO2014194128A2 (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6258690B2 (ja) * 2013-12-17 2018-01-10 株式会社小松製作所 飛翔体
US9809328B2 (en) 2014-04-22 2017-11-07 Massachusetts Institute Of Technology Attitude determination using infrared earth horizon sensors
US9813151B2 (en) * 2014-08-05 2017-11-07 Massachusetts Institute Of Technology Free-space optical communication module for small satellites
US9673889B2 (en) * 2014-10-15 2017-06-06 Spire Global, Inc. Satellite operating system, architecture, testing and radio communication system
US10003402B2 (en) 2015-01-09 2018-06-19 Massachusetts Institute Technology Ground terminal design for high rate direct to earth optical communications
US10128949B2 (en) 2015-02-27 2018-11-13 Massachusetts Institute Of Technology Methods, systems, and apparatus for global multiple-access optical communications
WO2016145326A1 (en) * 2015-03-11 2016-09-15 The Aerospace Corporation Co-orbiting laser communications relay satellite
CN105044744B (zh) * 2015-06-30 2017-10-31 南京航空航天大学 一种基于多普勒频移特征的非合作导航卫星识别的方法
US9673888B2 (en) 2015-09-23 2017-06-06 Qualcomm Incorporated Acquiring LEO satellites without compass
US10684347B2 (en) * 2016-03-08 2020-06-16 Aurora Insight Inc. Systems and methods for measuring terrestrial spectrum from space
US10670732B2 (en) * 2016-03-31 2020-06-02 Apple Inc. Navigation device and method for determining navigation information
DE102016218655A1 (de) * 2016-09-28 2018-03-29 Airbus Defence and Space GmbH Stapelverarbeitung zur GNSS Signalverarbeitung in einem Nutzersatelliten
FR3060765B1 (fr) * 2016-12-15 2019-01-25 Sigfox Procede de traitement de l’effet doppler d’un signal transmis par un dispositif emetteur vers un satellite non geosynchrone
US10795028B2 (en) * 2016-12-20 2020-10-06 Here Global B.V. Supporting an extension of a validity period of parameter values defining an orbit
US10768308B2 (en) 2017-02-20 2020-09-08 Iposi, Inc. Receiver integrity monitoring using doppler analysis
US11242162B2 (en) * 2018-03-27 2022-02-08 Massachusetts Institute Of Technology Methods and apparatus for in-situ measurements of atmospheric density
US10650687B2 (en) * 2018-05-18 2020-05-12 Aireon Llc Decoding position information in space-based systems
CN109709588B (zh) * 2018-12-11 2020-10-09 中国人民解放军63921部队 一种高轨卫星多星高精度测定轨系统
CN111756454B (zh) * 2019-03-26 2021-12-03 华为技术有限公司 卫星通信中的切换方法和装置
CN109932734B (zh) * 2019-04-09 2021-11-12 桂林电子科技大学 一种适用于伪卫星位置的计算方法
WO2020226862A2 (en) * 2019-04-15 2020-11-12 The Regents Of The University Of California Simultaneous tracking and navigation using leo satellite signals
US11585941B2 (en) * 2020-09-16 2023-02-21 Honeywell International Inc. GNSS satellite spoofing detection using multi-independent inertial mixing
CN113965251B (zh) * 2021-11-02 2023-06-02 中国人民解放军63920部队 航天测控网的测控点频确定方法及装置
CN115144877B (zh) * 2022-06-23 2023-07-04 上海德寰通信技术有限公司 一种卫星信号获取方法、装置、地面终端及介质

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6072428A (en) 1998-06-03 2000-06-06 Trimble Navigation Limited Location determination using doppler and pseudorange measurements from fewer than four satellites
US6211822B1 (en) 1998-07-08 2001-04-03 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Adminstrations Spaceborne global positioning system for spacecraft
US7050002B1 (en) 2005-05-27 2006-05-23 Analytical Graphics, Inc. GPS carrier phase measurement representation and method of use
US8120530B2 (en) * 2008-04-15 2012-02-21 Mediatek Inc. Method and device for using GNSS satellite trajectory extension data in mobile apparatus
US8186626B1 (en) 2009-06-18 2012-05-29 The Boeing Company GPS based orbit determination of a spacecraft in the presence of thruster maneuvers
US8259012B2 (en) 2010-04-14 2012-09-04 The Boeing Company Software GNSS receiver for high-altitude spacecraft applications

Also Published As

Publication number Publication date
EP3003861B1 (en) 2018-08-22
US20140354477A1 (en) 2014-12-04
EP3003861A2 (en) 2016-04-13
WO2014194128A2 (en) 2014-12-04
IL242789B (en) 2019-03-31
US9453903B2 (en) 2016-09-27
WO2014194128A3 (en) 2015-04-09
CN105246781A (zh) 2016-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105246781B (zh) 使用多普勒和开普勒轨道要素的卫星轨道确定的装置及方法
US9075126B2 (en) Ground location inertial navigation geopositioning system (groundlings)
US10768264B2 (en) Determination of a ground receiver position
EP2856208B1 (en) Global positioning system (gps) and doppler augmentation (gdaug) and space location inertial navigation geopositioning system (spacelings)
Ashby Relativity in the global positioning system
US9365303B2 (en) Position and elevation acquisition for orbit determination
Pascual‐Sánchez Introducing relativity in global navigation satellite systems
US20160041267A1 (en) Orbital Determination (OD) Of Geosynchronous Satellites
Moreau GPS receiver architecture for autonomous navigation in high Earth orbits
Iiyama et al. Precise Positioning and Timekeeping in a Lunar Orbit via Terrestrial GPS Time-Differenced Carrier-Phase Measurements
Zheng et al. Analysis of a HAPS-aided GNSS in urban areas using a RAIM algorithm
Sanchez et al. The ESA" GNSS+" Project. Inter-satellite Ranging and Communication Links in the Frame of the GNSS Infrastructure Evolutions
Pinchin GNSS based attitude determination for small unmanned aerial vehicles
Ramos Bosch Improvements in autonomous GPS navigation of Low Earth Orbit satellites
Marji Precise relative navigation for satellite formation flying using GPS
Malik et al. Cost‐effective and novel regional navigation system using HEO/GEO and GEO/IGS Constellations
Cilliers et al. Calibration of a superDARN radar antenna by means of a satellite beacon on a CubeSat
Cohen Relative navigation for Hubble servicing mission using reflected GPS signals
Powell Jr Precise GPS-based tracking of remote sensing satellites
Forte GNSS-based navigation in lunar environment and the lunar nearside navigation satellite system
Swab Sounding of the ionosphere using the CanX-2 nano-satellite and single-frequency radio occultation techniques
Iqbal et al. An overview of the factors responsible for GPS signal error: Origin and solution
Svehla et al. First LEO Satellite Constellation Based on GPS
Rovira Garcia Design, implementation and testing of GPS data processing modules for GNSS navigation
Agaba Calibration of a SuperDARN Radar Antenna by means of a Satellite Beacon

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant