CN115642974A - 一种泛在网络下的卫星测控技术和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空间部分，地面部分和用户设备，空间卫星包括若干颗(其中3颗卫星为备用)高度为20183km的导航卫星组成卫星星座。
Description
技术领域
本发明涉及卫星测控技术领域，尤其涉及一种泛在网络下的卫星测控技术和方法。
背景技术
航空航天活动范围的分界线，一般以距离地面100km(大气层外)为界,广义的测控与通信系统是航天技术的大系统之一，包括航天器本体中的测控通信分机和地面通讯设备,测控包括三部分：跟踪、遥测和命令。
经检索，目前测控站在执行任务时，测控站控制系统进行控制。现有的控制系统采用C/S架构，即Client-Server(C/S)结构，通常只能用于局域网中，用户需要在其他的电脑上安装软件才能控制测控设备，用户群体固定并且适用面窄。并且，由于每个测控站的测控设备存在差异，每个测控站需要单独开发一个对应的软件。
由于全球定位系统采用了单程测距原理，所以要准确地测定卫星至观测站的距离，就必须使卫星钟与用户接收机钟保持严格同步，但在实践中同步率依旧不高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种泛在网络下的卫星测控技术和方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种泛在网络下的卫星测控技术，包括空间部分，地面部分和用户设备，空间卫星包括若干颗(其中3颗卫星为备用)高度为20183km的导航卫星组成卫星星座，地面部分包括包括一个航天测控中心、若干个监测站和一个卫星调研部门，地面站(包括船队)和航天测控中心组成航天测控网，由航天测控中心完成地面站的统一管理，数据的统一处理，命令的统一编排，航天测控中心是连接各个地面站和测量船队的枢纽，是测控网的信息和控制中心，用户设备包括导航卫星采用无源工作方式，凡是有GPS接收设备的用户都可以使用GPS系统，用户设备包括全向圆极化天线、接收机、微处理器等，有时也统称GPS接收机。
进一步的，航天测控中心包括通信及时间统一勤务系统，系统控制系统和计算机系统。
作为本发明的另一方面，提供一种泛在网络下的卫星测控方法，采用权利要求1-2中任一项的卫星测控设备的控制系统
进一步的，根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置，即为了求得GPS终端的位置(x，y，z)，需要先获得两组数据：
GPS终端到各个卫星之间的距离：r1，r2，r3
各个卫星的位置：(X1，Y1，Z1)；(X2，Y2，Z2)；(X3，Y3，Z3)；
并根据公式算出r1，r2，r3；rl＝[(X1-x)2+(Y1-y)2+(Z1-z)2]1/2；r2＝[(X2-x)2+(Y2-y)2+(Z2-z)2]1/2；r3＝[(X3-x)2+(Y3-y)2+(Z3-z)2]1/2。
进一步的，由于卫星和卫星之间的时钟是同步的，这样我们可以把接收机和GPS卫星的时钟差Ta当作一个未知量，增加一颗观察卫星，求解这四这四个未知数，四个等式的方程组，即可求得终端的位置(x，y，z)以及接收机和卫星之间的时钟差Ta，卫星越多精度越高。
根据公式计算得出r1，r2，r3；
rl＝[(X1-x)2+(Y1-y)2+(Z1-z)2]1/2＝C×(△tl-Ta)
r2＝[(X2-x)2+(Y2-y)2+(Z2-z)2]1/2＝C×(△t2-Ta)
r3＝[(X3-x)2+(Y3-y)2+(Z3-z)2]1/2＝C×(△t3-Ta)。
进一步的，步骤三，根据GPS卫星轨道参数和参考时间计算出卫星的准确位置，这些信息称为卫星星历，它包含在GPS的卫星电文中。
进一步的，得出r1，r2，r3，完成测控。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过利用空间部分，地面部分以及用户部分相结合，通过各个卫星之间的时钟差值，从而计算的得出，用户终端的GPS到各个卫星之间的距离，从而得出各个卫星的位置，避免了由于卫星钟与用户接收机钟不能严格同步，同步率依旧不高的问题，使距离测定的精确度提高。
附图说明
图1为本发明提出的一种泛在网络下的卫星测控技术和方法的系统框架图；
图2为本发明提出的一种泛在网络下的卫星测控技术和方法的航天车测控中心的系统框架图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
实施例
参照图1-2，一种泛在网络下的卫星测控技术，包括空间部分，地面部分和用户设备，空间卫星包括若干颗(其中3颗卫星为备用)高度为20183km的导航卫星组成卫星星座，地面部分包括包括一个航天测控中心、若干个监测站和一个卫星调研部门，用户设备包括导航卫星采用无源工作方式，凡是有GPS接收设备的用户都可以使用GPS系统，用户设备包括全向圆极化天线、接收机、微处理器等，有时也统称GPS接收机，航天测控中心包括通信及时间统一勤务系统，系统控制系统和计算机系统。
一种泛在网络下的卫星测控方法，包括以下步骤：采用权利要求1-2中任一项的卫星测控设备的控制系统：
步骤一，根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置，即为了求得GPS终端的位置(x，y，z)，需要先获得两组数据：
GPS终端到各个卫星之间的距离：r1，r2，r3
各个卫星的位置：(X1，Y1，Z1)；(X2，Y2，Z2)；(X3，Y3，Z3)；
并根据公式算出r1，r2，r3；rl＝[(X1-x)2+(Y1-y)2+(Z1-z)2]1/2；r2＝[(X2-x)2+(Y2-y)2+(Z2-z)2]1/2；r3＝[(X3-x)2+(Y3-y)2+(Z3-z)2]1/2
步骤二，由于卫星和卫星之间的时钟是同步的，这样我们可以把接收机和GPS卫星的时钟差Ta当作一个未知量，增加一颗观察卫星，求解这四这四个未知数，四个等式的方程组，即可求得终端的位置(x，y，z)以及接收机和卫星之间的时钟差Ta，卫星越多精度越高。
根据公式计算得出r1，r2，r3；
rl＝[(X1-x)2+(Y1-y)2+(Z1-z)2]1/2＝C×(△tl-Ta)
r2＝[(X2-x)2+(Y2-y)2+(Z2-z)2]1/2＝C×(△t2-Ta)
r3＝[(X3-x)2+(Y3-y)2+(Z3-z)2]1/2＝C×(△t3-Ta)
步骤三，根据GPS卫星轨道参数和参考时间计算出卫星的准确位置，这些信息称为卫星星历，它包含在GPS的卫星电文中。
步骤四，得出r1，r2，r3，完成测控
工作原理：通过各个卫星之间的时钟差值，从而计算的得出，用户终端的GPS到各个卫星之间的距离，从而得出各个卫星的位置，避免了由于卫星钟与用户接收机钟不能严格同步，同步率依旧不高的问题，使距离测定的精确度提高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种泛在网络下的卫星测控技术，包括空间部分，地面部分和用户设备，其特征在于，所述空间卫星包括若干颗(其中3颗卫星为备用)高度为20183km的导航卫星组成卫星星座，所述地面部分包括包括一个航天测控中心、若干个监测站和一个卫星调研部门，所述用户设备包括导航卫星采用无源工作方式，凡是有GPS接收设备的用户都可以使用GPS系统，用户设备包括全向圆极化天线、接收机、微处理器等，有时也统称GPS接收机。
2.根据权利要求1所述的一种泛在网络下的卫星测控技术，其特征在于，所述航天测控中心包括通信及时间统一勤务系统，系统控制系统和计算机系统。
3.根据权利要求2所述的一种泛在网络下的卫星测控方法，其特征在于，包括以下步骤：采用权利要求1-2中任一项所述的卫星测控设备的控制系统：
步骤一，根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置，即为了求得GPS终端的位置(x，y，z)，需要先获得两组数据：
1)GPS终端到各个卫星之间的距离：r1，r2，r3
2)各个卫星的位置：(X1，Y1，Z1)；(X2，Y2，Z2)；(X3，Y3，Z3)；
3)并根据公式算出r1，r2，r3；rl＝[(X1-x)2+(Y1-y)2+(Z1-z)2]1/2；r2＝[(X2-x)2+(Y2-y)2+(Z2-z)2]1/2；r3＝[(X3-x)2+(Y3-y)2+(Z3-z)2]1/2
步骤二，由于卫星和卫星之间的时钟是同步的，这样我们可以把接收机和GPS卫星的时钟差Ta当作一个未知量，增加一颗观察卫星，求解这四这四个未知数，四个等式的方程组，即可求得终端的位置(x，y，z)以及接收机和卫星之间的时钟差Ta，卫星越多精度越高。
根据公式计算得出r1，r2，r3；
rl＝[(X1-x)2+(Y1-y)2+(Z1-z)2]1/2＝C×(△tl-Ta)
r2＝[(X2-x)2+(Y2-y)2+(Z2-z)2]1/2＝C×(△t2-Ta)
r3＝[(X3-x)2+(Y3-y)2+(Z3-z)2]1/2＝C×(△t3-Ta)
步骤三，根据GPS卫星轨道参数和参考时间计算出卫星的准确位置，这些信息称为卫星星历，它包含在GPS的卫星电文中。
步骤四，得出r1，r2，r3，完成测控。
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