CN220650885U - 天空地一体化无线导航系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种天空地一体化无线导航系统，包括卫星导航系统、空中导航系统、地面导航系统和时间同步模块；卫星导航系统、空中导航系统和地面导航系统均包括时钟模块，时间同步模块连接卫星导航系统的时钟模块、空中导航系统的时钟模块和地面导航系统的时钟模块。本实用新型实施例采用时间同步模块同步各系统的时钟，天地协同站持续工作确保天地间无线导航，当卫星被干扰情况下天地协同站断开卫星和地面之间连接，空地协同站接替天地协同站工作，空中导航系统与地面导航系统连通，空中导航系统为地面导航系统提供导航服务。

Description

天空地一体化无线导航系统

技术领域

本实用新型涉及无线导航领域，尤其涉及一种天空地一体化无线导航系统。

背景技术

无线导航指在规定时间达到目的地的航行技术。利用无线电波的传播特性可测定飞行器的导航参量(方位、距离和速度)，算出与规定航线的偏差，由驾驶员或自动驾驶仪操纵飞行器消除偏差以保持正确航线。

基于无线导航技术的无线导航系统是利用了无线电波传播的基本原理，即无线电信号在自由空间中用直线方式以光速传播，只要确定了无线电波从发射机到接收机之间的传播时间，便可以确定收发机间的距离为光速与传播时间之积。通常，从导航台的所在位置来判定导航的性质，导航系统主要有陆基导航系统和星基导航系统。陆基导航系统导航台位于陆地上，导航台与导航设备之间用无线电波联系，星基导航系统导航台设在人造卫星上，覆盖范围大大扩大。

当前无论是民用定位还是军用等其他高水平定位系统，乃至抗干扰定位系统，都已经广泛地应用于军民用户终端之中。目前的军用设施，尤其是军用移动设施对定位系统在作战中具有很强的依赖性。但是，卫星导航系统并不是非常可靠的导航系统，对导航系统的各种干扰会造成作战系统不能正常工作，甚至瘫痪的程度，严重影响了军事用途中的可靠性。随着战争烈度的升级，会有更大功率的干扰对卫星导航设施进行干扰。当干扰功率达到一定程度以后，所有的抗干扰天线对干扰的抑制有限，从而不能保障卫星导航接收机正常工作。

有鉴于此，有必要对现有技术中的陆基导航系统和星基导航系统予以改进，以保障卫星导航接收机正常工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种天空地一体化无线导航系统，采用时间同步模块同步各系统的时钟，天地协同站持续工作确保天地间无线导航，当卫星被干扰情况下天地协同站断开卫星和地面之间连接，空地协同站接替天地协同站工作，空中导航系统与地面导航系统连通，空中导航系统为地面导航系统提供导航服务。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

天空地一体化无线导航系统，包括卫星导航系统、空中导航系统、地面导航系统和时间同步模块；

所述卫星导航系统、所述空中导航系统和所述地面导航系统均包括时钟模块，所述时间同步模块连接所述卫星导航系统的时钟模块、所述空中导航系统的时钟模块和所述地面导航系统的时钟模块；

所述卫星导航系统包括多个卫星，所述地面导航系统包括多个地面用户和天地协同站，天地协同站连接多个卫星和多个地面用户，

天地协同站连接空地协同站，天地协同站断开情况下空地协同站连通所述空中导航系统、地面导航系统。

本实用新型采用时间同步模块同步各系统的时钟，天地协同站持续工作确保天地间无线导航，当卫星被干扰情况下天地协同站断开卫星和地面之间连接，空地协同站接替天地协同站工作，空中导航系统与地面导航系统连通，空中导航系统为地面导航系统提供导航服务。

本实用新型的天空地一体化无线导航系统必须有高准确度的时间基准，卫星、空中(气球、飞艇或无人机)、地面站与空中及地面用户之间通过时间同步模块保持严格的时间同步。时间同步模块作为网络内部各设备时钟之间一致的过程。在天空地一体化无线导航系统中，为了使各种测量设备和系统组成的完整系统能够协调一致的工作，因此需要一个统一的时间，本实用新型的时间同步模块实现时间同步。

作为本实用新型的进一步改进，所述空中导航系统包括：替代卫星的多个空中运行器；

多个空中运行器包括至少一个临时发射小卫星，或至少一个热气球，或至少一个飞艇，或至少一个无人机；

临时发射小卫星、热气球、飞艇或无人机上均设置有时钟模块，该时钟模块连接所述时间同步模块。

本实用新型的天空地一体化无线导航系统包括天地协同模式和空地协同模式，天地协同模式是指卫星没有被干扰的情况之下，协同地面站共同服务于空中和地面的用户。空地协同模式是指卫星被干扰的情况下，临时发射小卫星、热气球、飞艇或者无人机，替代卫星与地面站服务于空中和地面的用户。在天地协同模式和空地协同模式这两种模式下，地面导航系统的地面站之间两两可以不可见，地面导航系统的地面站通过卫星或者空中的小卫星，飞艇等空中站的时钟模块和时间同步模块进行时间同步。

作为本实用新型的进一步改进，至少一个临时发射小卫星、热气球、飞艇，或无人机接收转发所述时间同步模块的时间信息，所述地面导航系统的时钟模块同步所述时间同步模块的实际信息。

作为本实用新型的进一步改进，至少一个临时发射小卫星、热气球、飞艇，或无人机在空中位置随时改变；

至少一个临时发射小卫星、热气球、飞艇，或无人机的时钟模块实时连接所述时间同步模块，所述空中导航系统与所述地面站导航系统通过所述时间同步模块实时时间同步。

作为本实用新型的进一步改进，所述地面站导航系统的至少一个地面站接收转发所述时间同步模块的时间信息，地面站对时间同步模块同步时间。

作为本实用新型的进一步改进，临时发射小卫星、热气球、飞艇，或无人机广播式发射卫星定位信号。

本实用新型天、空、地协同导航定位系统在天地协同模式和空地协同模式下，空中站和地面站可以广播式的发射类似于卫星定位信号，信号中包含了地面站和空中站点的位置信息以及与系统的时差信息，使用四个站点就可以解算地面和空中用户的真实位置。只需要空中用户和地面用户进行接收，不需要发射装置。因此可以克服陆基导航的固有缺点，提升地面站和空中各站的服务的容量，节省成本。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用时间同步模块同步各系统的时钟，天地协同站持续工作确保天地间无线导航，当卫星被干扰情况下天地协同站断开卫星和地面之间连接，空地协同站接替天地协同站工作，空中导航系统与地面导航系统连通，空中导航系统为地面导航系统提供导航服务。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种天空地一体化无线导航系统原理框图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种天空地一体化无线导航系统，包括卫星导航系统、空中导航系统、地面导航系统和时间同步模块；卫星导航系统、空中导航系统和地面导航系统均包括时钟模块，时间同步模块连接卫星导航系统的时钟模块、空中导航系统的时钟模块和地面导航系统的时钟模块；卫星导航系统包括多个卫星，地面导航系统包括多个地面用户和天地协同站，天地协同站连接多个卫星和多个地面用户，天地协同站连接空地协同站，天地协同站断开情况下空地协同站连通空中导航系统、地面导航系统。

本实用新型实施例采用时间同步模块同步各系统的时钟，天地协同站持续工作确保天地间无线导航，当卫星被干扰情况下天地协同站断开卫星和地面之间连接，空地协同站接替天地协同站工作，空中导航系统与地面导航系统连通，空中导航系统为地面导航系统提供导航服务。

本实用新型实施例的天空地一体化无线导航系统必须有高准确度的时间基准，卫星、空中(气球、飞艇或无人机)、地面站与空中及地面用户之间通过时间同步模块保持严格的时间同步。时间同步模块作为网络内部各设备时钟之间一致的过程。在天空地一体化无线导航系统中，为了使各种测量设备和系统组成的完整系统能够协调一致的工作，因此需要一个统一的时间，本实用新型实施例的时间同步模块实现时间同步。

更进一步的，本实用新型实施例的一种天空地一体化无线导航系统，优选空中导航系统包括：替代卫星的多个空中运行器；多个空中运行器包括至少一个临时发射小卫星，或至少一个热气球，或至少一个飞艇，或至少一个无人机；临时发射小卫星、热气球、飞艇或无人机上均设置有时钟模块，该时钟模块连接时间同步模块。

本实用新型实施例的天空地一体化无线导航系统包括天地协同模式和空地协同模式，天地协同模式是指卫星没有被干扰的情况之下，协同地面站共同服务于空中和地面的用户。空地协同模式是指卫星被干扰的情况下，临时发射小卫星、热气球、飞艇或者无人机，替代卫星与地面站服务于空中和地面的用户。在天地协同模式和空地协同模式这两种模式下，地面导航系统的地面站之间两两可以不可见，地面导航系统的地面站通过卫星或者空中的小卫星，飞艇等空中站的时钟模块和时间同步模块进行时间同步。

更进一步的，本实用新型实施例的一种天空地一体化无线导航系统，优选至少一个临时发射小卫星、热气球、飞艇，或无人机接收转发时间同步模块的时间信息，地面导航系统的时钟模块同步时间同步模块的实际信息。

更进一步的，本实用新型实施例的一种天空地一体化无线导航系统，优选至少一个临时发射小卫星、热气球、飞艇，或无人机在空中位置随时改变；至少一个临时发射小卫星、热气球、飞艇，或无人机的时钟模块实时连接时间同步模块，空中导航系统与地面站导航系统通过时间同步模块实时时间同步。

更进一步的，本实用新型实施例的一种天空地一体化无线导航系统，优选地面站导航系统的至少一个地面站接收转发时间同步模块的时间信息，地面站对时间同步模块同步时间。

更进一步的，本实用新型实施例的一种天空地一体化无线导航系统，优选临时发射小卫星、热气球、飞艇，或无人机广播式发射卫星定位信号。

本实用新型实施例天、空、地协同导航定位系统在天地协同模式和空地协同模式下，空中站和地面站可以广播式的发射类似于卫星定位信号，信号中包含了地面站和空中站点的位置信息以及与系统的时差信息，使用四个站点就可以解算地面和空中用户的真实位置。只需要空中用户和地面用户进行接收，不需要发射装置。因此可以克服陆基导航的固有缺点，提升地面站和空中各站的服务的容量，节省成本。

需要说明的是，本实用新型实施例的上述地面导航系统包括：共同接收空中设备发送信号的若干地面用户；每个地面用户包括收发一体天线阵列和信号处理板，所述收发一体天线阵列与所述空中设备的四元阵列天线通信，所述收发一体天线阵列包括10+x个子阵列，x≥0，每个子阵列均与四元阵列天线通信；每个子阵列均具有左旋电气接口和右旋电气接口，左旋电气接口和右旋电气接口分别对应发射信道接口和接收信道接口，左旋电气接口和右旋电气接口均与信号处理板连接。四元阵列天线包括四元天线本体和通道板，四元天线本体与子阵列通信；四元天线本体和通道板连接，四元天线本体与处理机之间通过数据线连接。本实用新型实施例采用10个子阵列共同收发空中设备的四元阵列天线信号，只要任一子阵列能收发信号就能确保地面用户系统正常工作，提高地面用户设备工作稳定性和陆基导航系统可靠性。在实际应用中，本实用新型实施例的地面导航系统包括若干地面用户之外，还包括第一接收模块和第二接收模块，第一接收模块接收浮空站卫星信号，第一接收模块距离浮空站的方圆半径小于300KM；第二接收模块接收卫星信号；信号处理模块包括：第一处理通道和第二处理通道，第一处理通道接收浮空站信号并产生第一时空信号，第二处理通道接收卫星信号并产生第二时空信号；电文发播模块同一时刻择一输入第一时刻信号或第二时刻信号并发播出去。本实用新型实施例的信号处理模块设计双定位通道，在极端情况下浮空站导航系统的小卫星向第一接收模块发送浮空站卫星信号，第二接收模块作为某个卫星导航系统的接收终端接收及发播卫星信号。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.天空地一体化无线导航系统，其特征在于，包括卫星导航系统、空中导航系统、地面导航系统和时间同步模块；

所述卫星导航系统、所述空中导航系统和所述地面导航系统均包括时钟模块，所述时间同步模块连接所述卫星导航系统的时钟模块、所述空中导航系统的时钟模块和所述地面导航系统的时钟模块；

所述卫星导航系统包括多个卫星，所述地面导航系统包括多个地面用户和天地协同站，天地协同站连接多个卫星和多个地面用户；

天地协同站连接空地协同站，天地协同站断开空地协同站连通所述空中导航系统、地面导航系统。

2.根据权利要求1所述的天空地一体化无线导航系统，其特征在于，所述空中导航系统包括：替代卫星的多个空中运行器；

多个空中运行器包括至少一个临时发射小卫星，或至少一个热气球，或至少一个飞艇，或至少一个无人机；

临时发射小卫星、热气球、飞艇或无人机上均设置有时钟模块，该时钟模块连接所述时间同步模块。

3.根据权利要求1所述的天空地一体化无线导航系统，其特征在于，至少一个临时发射小卫星、热气球、飞艇，或无人机接收转发所述时间同步模块的时间信息，所述地面导航系统的时钟模块同步所述时间同步模块的实际信息。

4.根据权利要求3所述的天空地一体化无线导航系统，其特征在于，至少一个临时发射小卫星、热气球、飞艇，或无人机在空中位置随时改变；

至少一个临时发射小卫星、热气球、飞艇，或无人机的时钟模块实时连接所述时间同步模块，所述空中导航系统与所述地面导航系统通过所述时间同步模块实时时间同步。

5.根据权利要求1至3任一项所述的天空地一体化无线导航系统，其特征在于，所述地面导航系统的至少一个地面站接收转发所述时间同步模块的时间信息，地面站对时间同步模块同步时间。

6.根据权利要求2所述的天空地一体化无线导航系统，其特征在于，临时发射小卫星、热气球、飞艇，或无人机广播式发射卫星定位信号。