CN109425871B - 基于低轨卫星星座和c波段联合导航信号的卫星导航系统和方法 - Google Patents

基于低轨卫星星座和c波段联合导航信号的卫星导航系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109425871B
CN109425871B CN201710785888.8A CN201710785888A CN109425871B CN 109425871 B CN109425871 B CN 109425871B CN 201710785888 A CN201710785888 A CN 201710785888A CN 109425871 B CN109425871 B CN 109425871B
Authority
CN
China
Prior art keywords
information
satellite
pseudo
navigation
band
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
CN201710785888.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109425871A (zh
Inventor
马天翊
陆明泉
崔晓伟
姚铮
李洪
赵思浩
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.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
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 Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201710785888.8A priority Critical patent/CN109425871B/zh
Publication of CN109425871A publication Critical patent/CN109425871A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109425871B publication Critical patent/CN109425871B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • G01S19/35—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain
    • 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
    • G01S19/35—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain
    • G01S19/37—Hardware or software details of the signal processing chain

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本申请提供了一种基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航系统和方法，其中，低轨卫星星座向用户接收机提供C波段联合导航信号进行定位导航。根据本申请能够提供一种基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航系统和方法，服务范围更广、可用性更强。

Description

基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航系统和 方法
技术领域
本申请涉及卫星导航技术，尤其涉及基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航系统和方法。
背景技术
时间和空间信息是推动军事变革、经济发展和科技进步最基本的信息资源，而定位、导航与授时(PNT)是时间和空间信息最主要、最有效的应用，在国家安全、经济社会发展以及科学研究中起着不可或缺的重要作用。
以美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲Galileo和中国BDS为代表的全球导航卫星系统(GNSS)能够在统一的时空框架下为全球范围的各类用户提供全天候、全天时的PNT服务，已经成为全球性的关键信息基础设施，得到了广泛和深入的应用，显示出了巨大的军事、经济和社会价值，从某种意义上来说GNSS的应用已经彻底改变了人类军事斗争、生产活动和日常生活的方式，世界军民用户对GNSS逐步形成了很大依赖性。例如能源、交通、电讯、金融等国家和行业重要基础设施的可靠、安全运行，都依赖于精准的时空信息；互联网、大数据、云计算的崛起也与时空信息密不可分；甚至在军事方面，成为增强武器效能，维护国家安全的命脉。
然而，由GNSS技术体制决定，GNSS信号存在固有的局限性和脆弱性，主要体现在以下方面：1)服务范围有限。卫星导航在室内、高山峡谷和密集城区等存在物理遮挡的环境以及南北两极无法提供高精度、高可靠的PNT服务；2)安全性有限。GNSS信号对电磁干扰十分敏感，在存在无意或有意干扰、欺骗等复杂电磁环境下无法提供安全、可信的PNT服务；3)完好性及可用性能力有限。由于定位精度、卫星几何分布、易受干扰等因素，难以满足以飞行器自主着舰、着陆等航空应用为代表的生命安全服务对高完好性和可用性的需求。
因此，提供一种服务范围更广、可用性更强的卫星导航系统和方法将是未来的发展趋势。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航系统，其中，所述低轨卫星星座向用户接收机提供C波段联合导航信号进行定位导航。
根据本申请的另一个方面，一种基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航方法，其中，通过所述低轨卫星星座向用户接收机提供C波段联合导航信号以进行定位导航。
根据本申请，通过低轨卫星星座和C波段联合导航信号，提供了一种服务范围更广、可用性更强的卫星导航系统和方法。
附图说明
图1示出了根据本申请的一种实施方式的基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航系统。
图2示出了根据本申请的一种实施方式的C波段联合导航信号的信号结构示意图。
图3示出了根据本申请的另一种实施方式的C波段联合导航信号的信号结构示意图。
图4示出了根据本申请的一种实施方式的基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航系统的用户接收机的示意框图。
图5示出了根据本申请的一种实施方式的基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航系统的用户接收机的示意框图。
图6示出了根据本申请的一种实施方式的基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航系统的用户接收机的示意框图。
图7示出了根据本申请的一种实施方式的基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航系统的用户接收机的示意框图。
具体实施方式
下面参照附图对本申请公开的基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航系统和方法进行详细说明。为简明起见，本申请各实施方式的说明中，相同或类似的装置使用相同或相似的附图标记。
图1示出了根据本申请的基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航系统的一种实施方式。如图所示，根据本实施方式的卫星导航系统10包括低轨卫星星座100和用户接收机200。低轨卫星星座100基于C波段向用户接收机200提供C波段联合导航信号，进行定位导航。
低轨卫星星座100包括分布在多个轨道面的多颗低轨卫星110。卫星110可以包括常规卫星、小卫星或者微小卫星。多颗低轨卫星110之间通过星间链路相连，构成卫星网络。低轨卫星星座100的构型可以形成全球定位，也可以形成区域定位。
多颗低轨卫星110通过C波段调制生成C波段联合导航信号。其中，C波段联合导航信号调制于C波段导航频段内。例如，C波段联合导航信号可以调制于C波段的5010MHz-5030MHz频段之内。
用户接收机200可以接收C波段联合导航信号，并根据C波段联合导航信号进行处理获得伪码信息和/或多普勒信息以进行定位导航。根据本申请的实施方式，用户接收机200可以设置在任意位置。如图1所示，用户接收机200可以包括设置在建筑物中的室内用户接收机200-1，设置在移动终端中的用户接收机200-2，设置在飞行器中的用户接收机200-3，以及设置在舰船中的用户接收机200-4等。
这样，根据本申请通过低轨卫星系统并利用C波段导航频段能够提供一种独立的C波段导航低轨卫星系统。设地球直径为6371km。L1波段波长为0.19m，C波段5010MHz-5030MHz频段波长为0.06m，按照GPS卫星轨道高度为20200km、L1频点为1575.42MHz、低轨C波段导航卫星高度1000km、C波段导航频段中心频点5020MHz计算，设卫星发射功率相同，在各种仰角情况下，低轨C波段导航卫星到达用户接收机的自由空间损耗均比L波段小30dB以上。因此C波段联合导航信号能够更好的满足室内定位、高山峡谷和密集城区的定位导航需求。如图1所示，用户接收机200可以包括设置在建筑物中的室内用户接收机200-1，设置在移动终端中的用户接收机200-2，设置在飞行器中的用户接收机200-3，以及设置在舰船中的用户接收机200-4等。
根据本申请的一种实施方式，C波段联合导航信号是承载伪码信息和多普勒信息的联合导航信号。这样，根据本申请的实施方式的卫星导航系统的接收机可以通过联合导航信号中承载的伪码信息、或者多普勒信息、或者伪码信息与多普勒信息的结合来实现定位导航。
根据本申请的一种实施方式，C波段联合导航信号包括时域特征和频域特征，并在时域和频域分别进行分割，每一个时域-频域分割对应于导航信号的一个信息单元，每一个信息单元包括码域特征，并在码域进行分割，每一个码域分割对应于一个信息基元。频域的分割位于C波段导航频段内。码域的分割可以通过选择多组正交的伪随机码来实现。可以理解，每一颗卫星可以对应于一组伪随机码。信息基元包括多普勒信息基元和伪码信息基元。
图2示出了根据本申请的一种实施方式的C波段联合导航信号的信号结构示意图。其中，x轴表示时间域，y轴表示频域，z轴表示码域。具有相同时域和频域特性的一组(一列)立方格对应于一个时域-频域分割，表示一个信息单元。每一个立方格表示一个信息基元。信息基元包括多普勒信息基元和伪码信息基元。为便于直观说明，在图2中，黑色立方格表示多普勒导航信息基元，多普勒导航信息基元通过播发载波信号来承载多普勒频率偏移导航信息。白底立方格(带有不同纹路)表示伪码信息基元，伪码信息基元可以通过播发伪随机直接序列扩频信号来承载时间和位置导航信息。其中，白底立方格中的不同纹路表示采用了不同的伪随机直接序列扩频码。
可以理解，图2是信号结构的示意图，时域、频域和码域的分割方式仅仅是示意的目的，而不是对本申请的限制。应用中，可以根据实际需要选择具体的分割方式。
根据本申请的一种实施方式，联合导航信号例如可以通过如下方式表示：
Figure BDA0001398026650000051
其中，t表示时刻，Pmnl表示第l个时域分割中第m个频域分割的第n种伪随机码的信号发射功率，L表示时域分割中信息基元的数目，Tb表示时域分割的长度。M表示频域分割中信息基元的数目，N表示码域分割中伪随机码的种类。h表示信息基元在时域分布的规律，包括跳时图样、占空比等，D表示导航电文，c表示伪随机码序列，fc表示频域分割中的中心频点的频率，Δf表示每一个频域分割的频段宽度，φ表示每一个频域分割对应载波的初始相位。其中，伪码信息基元和多普勒信息基元可以通过导航电文D与伪随机码序列c的变化进行区分。
进一步计算信号S(t)的自相关函数R(t+τ,t)，为了简化，暂不考虑跳时信号带来的多普勒缓慢衰减问题和不同伪随机码之间的互相关干扰，得到自相关函数
Figure BDA0001398026650000052
式中，Rm(τ)，m＝1,2,…M为各个频域分割对应的自相关函数。对每一个频域分割：Rm(τ)＝RPN(τ)ej2πΔfτ。式中，RPN(τ)表示伪随机序列的自相关函数。则有：
Figure BDA0001398026650000053
同理，也可以得到针对当前时域分割中，L个信息基元代表不同伪随机码的自相关函数：
Figure BDA0001398026650000054
可以通过调整频域分割的频段宽度Δf、时域分割的长度Tb、时域分割中信息基元的数目L、频域分割中信息基元的数目M等参数，来调整信号自相关函数与互相关函数的峰均比，信号的带外衰减等特性，从而能够根据实际应用灵活调整信号特征。例如：可以得到更尖锐的自相关函数波形，同时得到更平坦的互相关函数波形，以获得更好的鉴相性能，从而获得更高的定位精度。这样的信号体制设计灵活，能够充分发挥基于C波段导航的低轨卫星星座高精度、高可用性、抗干扰及定位方式灵活等优点。
根据本申请的一种实施方式，可以使频域特征中的一个或者多个频域分割所对应的信息基元是伪码信息基元。这样设计的联合导航信号既可以被根据本申请的卫星导航系统的用户接收机接收，也可以被传统导航接收机所接收。对于传统导航接收机，可以直接采用与GNSS导航信号类似的接收方式进行处理，多普勒定位信息对其是“不可见”的。而对于增强的联合导航终端，多普勒定位信息与伪码定位信息均可以加以利用。
图3示出了根据本申请的另一种实施方式的联合导航信号的信号结构示意图。在该联合导航信号中，示意性地显示了三个频域分割f1、f2、f3的情况。其中，频域分割f3中的信息基元都对应于伪码信息基元，即，对应于白底立方格(带有不同纹路)。采用这样的信号设计方式，无需改变现有接收机的软硬件结构，仅通过增加射频窄带滤波器及下变频器，例如，增加滤波频率为f3的射频窄带滤波器，即可获得伪码信息基元，从而可以兼容目前广泛使用的传统导航接收机。
根据本申请的一种实施方式的卫星导航装置，能够将用户接收机接收到的所述C波段导航联合信号进行下变频处理；以及对经下变频后的C波段导航联合信号进行处理获得伪码信息和/或多普勒信息以进行定位导航。
图4示出了根据本申请的一种实施方式的基于低轨卫星星座和C波段信号的卫星导航系统的用户接收机的示意框图。用户接收机200具备接收和处理C波段联合导航信号的能力，可以为用户提供定位导航授时(PNT)信息。
如图所示，用户接收机200包括C波段天线210、C波段射频单元220和处理单元230。
C波段天线210能够接收C波段联合导航信号。C波段天线的线性尺寸仅为标准L频段天线的1/3左右，更有利于导航终端的小型化天线设计。
C波段射频单元220能够将接收到的C波段联合导航信号进行下变频处理。C波段射频单元具有良好的频率选择性，并且在通带的纹波比小，附加相移在通带内均衡。
处理单元230能够对经下变频后的C波段导航联合信号进行处理获得伪码信息和/或多普勒信息以进行定位导航。
根据一种实施方式，当导航接收机的可见卫星数量大于等于4颗时，导航接收机可以通过接收到的C波段联合导航信号中的伪码信息基元实现定位导航。低轨卫星110播发的C波段联合导航信号的伪码信息基元承载伪码信息，即，伪码信息基元包括带有时间和位置信息的伪随机直接序列扩频信号。用户接收机200的处理单元230包括本地复现模块231、伪码处理模块232和定位模块233。本地复现模块231生成本地伪码复现。伪码处理模块232将伪码复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，获得C波段联合导航信号的伪码信息基元中的伪码信息。根据伪码信息基元中的伪码信息，测量直接序列扩频信号的传输相位延迟获得用户相对卫星的相对距离(伪距)，并解调卫星轨道参数等数据。定位模块233根据接收伪码信息基元所获得的相对距离和轨道参数等数据，通过定位解算方法进行定位计算，计算出用户接收机的位置信息，例如用户接收机所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息，实现定位导航。
根据一种实施方式，当存在某些时间，其中接收机的可见卫星数量小于4颗，导航接收机仍然能够根据C波段联合导航信号的多普勒信息基元中承载的多普勒信息，实现精确定位、导航与授时功能。低轨卫星110播发的C波段联合导航信号的多普勒信息基元承载多普勒信息，即，C波段联合导航信号包括具有位于C波段的载波信号。用户接收机200的处理单元230包括本地复现模块231、多普勒处理模234块和定位模块233。本地复现模块231生成本地载波复现。多普勒处理模234将载波复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，确定C波段联合导航信号中的多普勒信息基元，获得多普勒信息。根据不同时刻的多个多普勒信息，计算导航接收机相对于卫星在不同时刻的多个距离差。定位模块233根据所述多个距离差计算接收机的位置信息，实现定位导航。通过这样的方式，接收机能够实现可见卫星数量小于4颗时的精确定位，甚至单星定位。
根据一种实施方式，导航接收机还可以通过接收到的C波段联合导航信号中的伪码信息基元和多普勒信息基元实现联合定位导航。用户接收机200的处理单元230包括本地复现模块231、伪码处理模块232、多普勒处理模块234和定位模块233。本地复现模块231生成本地伪码复现。伪码处理模块232将伪码复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，获得C波段联合导航信号的伪码信息基元中的伪码信息。伪码处理模块232根据伪码信息基元中的伪码信息，测量直接序列扩频信号的传输相位延迟获得用户相对卫星的相对距离(伪距)，并解调卫星轨道参数等数据。此外，本地复现模块231生成本地载波复现。多普勒处理模块234将载波复现与接收到的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，确定C波段联合导航信号中的多普勒信息基元，获得多普勒信息，根据不同时刻的多个多普勒信息，计算导航接收机相对于卫星在不同时刻的多个距离差。定位模块233可以根据获得的伪距、轨道参数以及距离差联合计算接收机的位置信息。
根据本申请的一个方面，公开了一种基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航方法，其中，通过所述低轨卫星星座向用户接收机提供C波段联合导航信号以进行定位导航。其中，C波段联合导航信号是承载多普勒信息和伪码信息的联合导航信号。
根据一种实施方式，C波段联合导航信号包括时域特征和频域特征并在时域和频域分别进行分割，每一个时域-频域分割对应于C波段联合导航信号的一个信息单元，信息单元包括码域特征并在码域进行分割，每个信息单元的每一个码域分割对应于一个信息基元。其中，信息基元包括承载多普勒信息的多普勒信息基元，以及承载伪码信息的伪码信息基元。其中，多普勒信息基元播发载波信号以承载多普勒信息，伪码信息基元播发伪随机直接序列扩频信号以承载伪码信息。
根据一种实施方式，频域分割中的一个或多个频域分割所对应的信息基元都是伪码信息基元。
根据一种实施方式，每一个频域分割位于C波段导航频段之内。例如，每一个频域分割位于C波段的5010MHz-5030MHz频段之内。
根据一种实施方式，基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航方法，将用户接收机接收到的C波段导航联合信号进行下变频处理；以及对经下变频后的C波段导航联合信号进行处理获得伪码信息和/或多普勒信息以进行定位导航。
根据一种实施方式，通过用户接收机生成本地伪码复现，将伪码复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，获得C波段联合导航信号的伪码信息基元中的伪码信息，根据伪码信息获得用户相对卫星的伪距并解调卫星轨道参数，根据伪距和卫星轨道参数计算用户接收机的位置信息。
根据一种实施方式，通过用户接收机生成本地载波复现，将载波复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，确定C波段联合导航信号中的多普勒信息基元，获得多普勒信息，根据不同时刻的多个多普勒信息，计算用户接收机相对于卫星在不同时刻的多个距离差，根据多个距离差计算用户接收机的位置信息。
根据一种实施方式，通过用户接收机生成本地伪码复现，将伪码复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，获得C波段联合导航信号的伪码信息基元中的伪码信息，根据伪码信息获得用户相对卫星伪距并解调卫星轨道参数；生成本地载波复现，将载波复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，确定C波段联合导航信号中的多普勒信息基元，获得多普勒信息，根据不同时刻的多个多普勒信息，计算用户接收机相对于卫星在不同时刻的多个距离差；根据获得的伪距、卫星轨道参数以及距离差联合计算用户接收机的位置信息。
以上参照附图对本申请的示例性的实施方案进行了描述。本领域技术人员应该理解，上述实施方案仅仅是为了说明的目的而所举的示例，而不是用来进行限制，凡在本申请的教导和权利要求保护范围下所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请要求保护的范围内。

Claims (21)

1.一种基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航系统，其中，所述低轨卫星星座向用户接收机提供C波段联合导航信号，进行定位导航，
其中，所述C波段联合导航信号是承载多普勒信息和伪码信息的联合导航信号，并且包括时域特征和频域特征并在时域和频域分别进行分割，每一个时域-频域分割对应于所述C波段联合导航信号的一个信息单元，所述信息单元包括码域特征并在码域进行分割，每个信息单元的每一个码域分割对应于一个信息基元。
2.如权利要求1所述的卫星导航系统，其中，
所述低轨卫星星座包括分布在多个轨道面的多颗低轨卫星，所述多颗低轨卫星通过C波段调制生成、并播发所述C波段联合导航信号；以及
所述用户接收机接收所述C波段联合导航信号，并根据所述C波段联合导航信号进行定位导航。
3.如权利要求1所述的卫星导航系统，其中，所述信息基元包括承载多普勒信息的多普勒信息基元以及承载伪码信息的伪码信息基元。
4.如权利要求3所述的卫星导航系统，其中，所述多普勒信息基元播发载波信号以承载多普勒信息，以及所述伪码信息基元播发伪随机直接序列扩频信号以承载伪码信息。
5.如权利要求3所述的卫星导航系统，其中，所述频域特征中的一个或多个频域分割所对应的信息基元都是伪码信息基元。
6.如权利要求1所述的卫星导航系统，其中，所述频域特征中的每一个频域分割位于C波段导航频段之内。
7.如权利要求6所述的卫星导航系统，其中，所述每一个频域分割位于C波段的5010MHz-5030 MHz频段之内。
8.如权利要求2所述的卫星导航系统，其中，所述用户接收机包括C波段天线、C波段射频单元和处理单元，其中，
所述C波段天线接收所述C波段导航联合信号；
所述C波段射频单元将接收到的所述C波段导航联合信号进行下变频处理；以及
所述处理单元对经下变频后的C波段导航联合信号进行处理获得伪码信息和/或多普勒信息以进行定位导航。
9.如权利要求8所述的卫星导航系统，其中，所述处理单元包括本地复现模块、伪码处理模块和定位模块，
所述本地复现模块生成本地伪码复现，所述伪码处理模块将伪码复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，获得C波段联合导航信号的伪码信息基元中的伪码信息，根据所述伪码信息获得用户相对卫星的伪距并解调卫星轨道参数，所述定位模块根据所述伪距和卫星轨道参数计算用户接收机的位置信息。
10.如权利要求8所述的卫星导航系统，其中，所述处理单元包括本地复现模块、多普勒处理模块和定位模块，
所述本地复现模块生成本地载波复现，所述多普勒处理模块将载波复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，确定C波段联合导航信号中的多普勒信息基元，获得多普勒信息，根据不同时刻的多个多普勒信息，计算用户接收机相对于卫星在不同时刻的多个距离差，所述定位模块根据所述多个距离差计算用户接收机的位置信息。
11.如权利要求8所述的卫星导航系统，其中，所述处理单元包括本地复现模块、伪码处理模块、多普勒处理模块和定位模块，
所述本地复现模块生成本地伪码复现，所述伪码处理模块将伪码复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，获得C波段联合导航信号的伪码信息基元中的伪码信息，根据所述伪码信息获得用户相对卫星伪距并解调卫星轨道参数；所述本地复现模块生成本地载波复现，所述多普勒处理模块将载波复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，确定C波段联合导航信号中的多普勒信息基元，获得多普勒信息，根据不同时刻的多个多普勒信息，计算用户接收机相对于卫星在不同时刻的多个距离差；所述定位模块根据获得的伪距、卫星轨道参数以及距离差联合计算用户接收机的位置信息。
12.一种基于低轨卫星星座和C波段联合导航信号的卫星导航方法，其中，通过所述低轨卫星星座向用户接收机提供C波段联合导航信号以进行定位导航，
其中，所述C波段联合导航信号是承载多普勒信息和伪码信息的联合导航信号，并且包括时域特征和频域特征并在时域和频域分别进行分割，每一个时域-频域分割对应于所述C波段联合导航信号的一个信息单元，所述信息单元包括码域特征并在码域进行分割，每个信息单元的每一个码域分割对应于一个信息基元。
13.如权利要求12所述的卫星导航方法，其中，所述信息基元包括承载多普勒信息的多普勒信息基元，以及承载伪码信息的伪码信息基元。
14.如权利要求13所述的卫星导航方法，其中，所述多普勒信息基元播发载波信号以承载多普勒信息，所述伪码信息基元播发伪随机直接序列扩频信号以承载伪码信息。
15.如权利要求13所述的卫星导航方法，其中，所述频域分割中的一个或多个频域分割所对应的信息基元都是伪码信息基元。
16.如权利要求12所述的卫星导航方法，其中，所述频域特征中的每一个频域分割位于C波段导航频段之内。
17.如权利要求16所述的卫星导航方法，其中，所述每一个频域分割位于C波段的5010MHz-5030 MHz频段之内。
18.如权利要求12所述的卫星导航方法，其中，将用户接收机接收到的所述C波段导航联合信号进行下变频处理；以及对经下变频后的C波段导航联合信号进行处理获得伪码信息和/或多普勒信息以进行定位导航。
19.如权利要求18所述的卫星导航方法，其中，通过所述用户接收机生成本地伪码复现，将伪码复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，获得C波段联合导航信号的伪码信息基元中的伪码信息，根据所述伪码信息获得用户相对卫星的伪距并解调卫星轨道参数，根据所述伪距和卫星轨道参数计算用户接收机的位置信息。
20.如权利要求18所述的卫星导航方法，其中，通过所述用户接收机生成本地载波复现，将载波复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，确定C波段联合导航信号中的多普勒信息基元，获得多普勒信息，根据不同时刻的多个多普勒信息，计算用户接收机相对于卫星在不同时刻的多个距离差，根据所述多个距离差计算用户接收机的位置信息。
21.如权利要求18所述的卫星导航方法，其中，通过所述用户接收机生成本地伪码复现，将伪码复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，获得C波段联合导航信号的伪码信息基元中的伪码信息，根据所述伪码信息获得用户相对卫星伪距并解调卫星轨道参数；生成本地载波复现，将载波复现与经下变频后的C波段联合导航信号在时间、频率和码域进行遍历相关处理，确定C波段联合导航信号中的多普勒信息基元，获得多普勒信息，根据不同时刻的多个多普勒信息，计算用户接收机相对于卫星在不同时刻的多个距离差；根据获得的伪距、卫星轨道参数以及距离差联合计算用户接收机的位置信息。
CN201710785888.8A 2017-09-04 2017-09-04 基于低轨卫星星座和c波段联合导航信号的卫星导航系统和方法 Active CN109425871B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710785888.8A CN109425871B (zh) 2017-09-04 2017-09-04 基于低轨卫星星座和c波段联合导航信号的卫星导航系统和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710785888.8A CN109425871B (zh) 2017-09-04 2017-09-04 基于低轨卫星星座和c波段联合导航信号的卫星导航系统和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109425871A CN109425871A (zh) 2019-03-05
CN109425871B true CN109425871B (zh) 2021-04-16

Family

ID=65513319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710785888.8A Active CN109425871B (zh) 2017-09-04 2017-09-04 基于低轨卫星星座和c波段联合导航信号的卫星导航系统和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109425871B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114509790A (zh) * 2022-02-17 2022-05-17 北京国电高科科技有限公司 一种基于低轨卫星星座的定位方法及定位系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103595459A (zh) * 2013-10-16 2014-02-19 西安空间无线电技术研究所 一种基于中继终端的捕获跟踪系统及目标自动跟踪方法
CN106842251A (zh) * 2015-12-04 2017-06-13 航天恒星科技有限公司 一种导航信号捕获方法及系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6556828B1 (en) * 1999-08-31 2003-04-29 Loral Spacecom Corp. Network architectures for LEO/GEO satellite-based communications systems
US7904243B2 (en) * 2004-01-15 2011-03-08 The Boeing Company Real-time data aiding for enhanced GPS performance
EP2330441B1 (en) * 2006-05-18 2014-03-05 The Boeing Company Generalized High Performance Navigation System
CN102004259A (zh) * 2010-09-17 2011-04-06 浙江大学 高灵敏度环境下基于多普勒平滑伪距的卫星导航解算定位方法
CN103869339B (zh) * 2014-02-24 2016-05-04 中国科学院光电研究院 一种复合载波导航信号的捕获方法
CN104133232A (zh) * 2014-07-29 2014-11-05 豪芯微电子科技（上海）有限公司 一种定位方法及其装置
CN207114769U (zh) * 2017-06-29 2018-03-16 清华大学 基于低轨卫星星座和c波段信号的新型卫星导航系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103595459A (zh) * 2013-10-16 2014-02-19 西安空间无线电技术研究所 一种基于中继终端的捕获跟踪系统及目标自动跟踪方法
CN106842251A (zh) * 2015-12-04 2017-06-13 航天恒星科技有限公司 一种导航信号捕获方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109425871A (zh) 2019-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kassas et al. I hear, therefore I know where I am: Compensating for GNSS limitations with cellular signals
Braasch et al. GPS receiver architectures and measurements
Fernandez-Prades et al. Satellite radiolocalization from GPS to GNSS and beyond: Novel technologies and applications for civil mass market
US8299961B2 (en) Method and system for selecting optimal satellites in view
CN110118978B (zh) 基于低轨卫星的导航抗干扰系统及导航抗干扰方法
US9851429B2 (en) Terrestrial position and timing system
RU2428714C2 (ru) Универсальная высокоэффективная навигационная система
CN207114769U (zh) 基于低轨卫星星座和c波段信号的新型卫星导航系统
Pinell et al. Receiver architectures for positioning with low earth orbit satellite signals: a survey
CN109425871B (zh) 基于低轨卫星星座和c波段联合导航信号的卫星导航系统和方法
Shanmugam New enhanced sensitivity detection techniques for GPS L 1 C/A and modernized signal acquisition
KR20170050109A (ko) 다중 caf map 비컨 위치추정 방법
KR20040101662A (ko) 위치정보 제공장치 및 그 방법
Chebir et al. GNSS signals acquisition and tracking in unfavorable environment
Liu et al. An improved MSK‐BCS modulation for global navigation satellite systems in C band
Fantino Study of architectures and algorithms for software Galileo receivers
Subedi Software simulator and signal analysis for Galileo E5 band signals
Rao NaVIC User Segment Potential, Possibilities and Challenges
Svatoň Experimental reception of new GNSS signals
Swaszek et al. Analysis of MF-DGNSS modifications for improved ranging
Lázaro Gnss array-based acquisition: Theory and implementation
Progri et al. The Performance and simulation of an OFDMA pseudolite indoor geolocation system
Ma et al. Communication-based positioning systems: past, present and prospects
Dovis et al. Overview of global navigation satellite systems
Siddakatte Enhanced GNSS signal tracking in fading environments using diversity reception

Legal Events

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