一種基于衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)的輔助星載掩星接收機(jī)快速定位的方法
【專利摘要】一種基于衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)的輔助星載掩星接收機(jī)快速定位的方法，GPS接收機(jī)接收到GPS衛(wèi)星星座的信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理得到GPS星歷信息、時(shí)間信息、衛(wèi)星位置信息和GPS星座分布預(yù)報(bào)信息；GPS接收機(jī)接收到星務(wù)調(diào)度單元發(fā)出的輔助信息輪詢指令，將得到的GPS星歷信息、時(shí)間信息、衛(wèi)星位置信息和GPS星座分布預(yù)報(bào)信息輸出到星上網(wǎng)的一級(jí)CAN總線上；星務(wù)調(diào)度單元將GPS星歷信息、時(shí)間信息、衛(wèi)星位置信息和GPS星座分布預(yù)報(bào)信息從星上網(wǎng)的一級(jí)CAN總線輸出到星上網(wǎng)的二級(jí)CAN總線上；星載掩星接收機(jī)從星上網(wǎng)的二級(jí)CAN總線上獲得GPS星歷信息、時(shí)間信息、衛(wèi)星位置信息和GPS星座分布預(yù)報(bào)信息，首先對(duì)該信息進(jìn)行校驗(yàn)，若信息有效，則利用該信息實(shí)現(xiàn)快速定位。本發(fā)明減小掩星接收機(jī)特定弧段開機(jī)工作首次定位時(shí)間，提高掩星觀測(cè)數(shù)據(jù)的可用率。
【專利說明】—種基于衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)的輔助星載掩星接收機(jī)快速定位的
方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輔助星載掩星接收機(jī)快速定位的方法，特別是一種基于衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)的輔助星載掩星接收機(jī)快速定位的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在軌運(yùn)行的掩星接收機(jī)都是長(zhǎng)期加電工作的。對(duì)于某些特殊應(yīng)用，需要掩星接收機(jī)在衛(wèi)星軌道圈的特定弧段短時(shí)間開機(jī)對(duì)掩星事件進(jìn)行測(cè)量。該工況下掩星接收機(jī)開機(jī)時(shí)間很短，一般在數(shù)十分鐘左右。因此，掩星接收機(jī)從開機(jī)到正常定位工作所需要的首次定位時(shí)間直接影響了掩星事件觀測(cè)數(shù)據(jù)可用率。
[0003]傳統(tǒng)的掩星接收機(jī)存在的問題:采用傳統(tǒng)搜索GPS衛(wèi)星的方法進(jìn)行冷啟動(dòng)，捕獲、跟蹤GPS衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)間很長(zhǎng)，造成了首次定位時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致開機(jī)弧段的掩星事件觀測(cè)數(shù)據(jù)可用率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)的輔助星載掩星接收機(jī)快速定位的方法，減小掩星接收機(jī)特定弧段開機(jī)工作首次定位時(shí)間，提高掩星觀測(cè)數(shù)據(jù)的可用率。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:一種基于衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)的輔助星載掩星接收機(jī)快速定位的方法，所述的衛(wèi)星平臺(tái)包括=GPS接收機(jī)、星務(wù)調(diào)度單元、一級(jí)CAN總線和二級(jí)CAN總線，包括:
[0006](I )GPS接收機(jī)接收到GPS衛(wèi)星星座的信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理得到GPS星歷信息、時(shí)間信息、衛(wèi)星位置信息和GPS星座分布預(yù)報(bào)信息；
[0007](2)GPS接收機(jī)接收到星務(wù)調(diào)度單元發(fā)出的輔助信息輪詢指令，將輔助信息即步驟(I)得到的GPS星歷信息、時(shí)間信息、衛(wèi)星位置信息和GPS星座分布預(yù)報(bào)信息輸出到星上網(wǎng)的一級(jí)CAN總線上；
[0008](3)星務(wù)調(diào)度單元將GPS星歷信息、時(shí)間信息、衛(wèi)星位置信息和GPS星座分布預(yù)報(bào)信息從星上網(wǎng)的一級(jí)CAN總線輸出到星上網(wǎng)的二級(jí)CAN總線上；
[0009](4)星載掩星接收機(jī)從星上網(wǎng)的二級(jí)CAN總線上獲得GPS星歷信息、時(shí)間信息、衛(wèi)星位置信息和GPS星座分布預(yù)報(bào)信息，首先對(duì)該信息進(jìn)行校驗(yàn)，若信息有效，則利用該信息實(shí)現(xiàn)快速定位。
[0010]所述的步驟(I)的處理流程為:
[0011](I)GPS接收機(jī)對(duì)接收到的GPS衛(wèi)星星座的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)、解調(diào)處理得到GPS星歷信息和時(shí)間信息；
[0012](2) GPS接收機(jī)利用GPS星歷信息和時(shí)間信息進(jìn)行預(yù)報(bào)，得到GPS衛(wèi)星星座的位置；[0013](3) GPS接收機(jī)對(duì)接收到的GPS衛(wèi)星星座的信號(hào)擴(kuò)頻碼相位進(jìn)行測(cè)量得到GPS接收機(jī)與GPS衛(wèi)星星座之間的偽距值；
[0014](4) GPS接收機(jī)利用GPS衛(wèi)星星座的位置和GPS接收機(jī)與GPS衛(wèi)星星座之間的偽距值進(jìn)行定位解算得到GPS接收機(jī)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(jī)從星上網(wǎng)的二級(jí)CAN總線上獲得輔助信息包并對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)，若校驗(yàn)通過，則該輔助信息包可用；
[0017](2)星載掩星接收機(jī)使用輔助信息進(jìn)行初始化，將輔助信息中的時(shí)間作為星載掩星接收機(jī)時(shí)間起點(diǎn)，將輔助信息中的位置信息作為星載掩星接收機(jī)位置的初值；
[0018](3)星載掩星接收機(jī)利用輔助信息計(jì)算當(dāng)前GPS衛(wèi)星的位置、速度、多普勒信息，并將這些信息預(yù)置到捕獲跟蹤通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)快速捕獲、跟蹤；
[0019](4)星載掩星接收機(jī)利用衛(wèi)星與GPS衛(wèi)星星座之間的偽距值進(jìn)行定位解算。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0021](I)本發(fā)明提供了一種基于衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)的輔助星載掩星接收機(jī)快速定位的方法，該方法減小了掩星接收機(jī)開機(jī)工作的首次定位時(shí)間，提高了掩星觀測(cè)數(shù)據(jù)的可用率。
[0022](2)該方法充分利用現(xiàn)有衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)的資源實(shí)現(xiàn)掩星接收機(jī)輔助信息的生成及傳輸，勿需另外建立輔助設(shè)備，保留了衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)的繼承性，減少了星上系統(tǒng)構(gòu)建復(fù)雜度。
[0023](3)星上網(wǎng)為完全獨(dú)立的雙冗余總線，這樣在物理上保證一條總線故障時(shí)，另一條總線仍可進(jìn)行通信，確保了通信回路的暢通、安全、可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明所使用的系統(tǒng)組成及控制過程示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，本發(fā)明所采用的系統(tǒng)包括掩星接收機(jī)和衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)，衛(wèi)星平臺(tái)包括GPS接收機(jī)、星務(wù)調(diào)度單元、一級(jí)CAN總線和二級(jí)CAN總線。
[0027]如圖2所示，本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)流程如下:
[0028](I)GPS接收機(jī)對(duì)接收到的GPS衛(wèi)星星座的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)、解調(diào)處理得到GPS星歷信息和時(shí)間信息；
[0029]首先，在GPS接收機(jī)前端GP2010/GP2021系列芯片中進(jìn)行5級(jí)下變頻，將1575.42Mhz的GPS信號(hào)變?yōu)榛鶐PS信號(hào)；
[0030]其次，在GPS接收機(jī)基帶處理程序中將基帶GPS信號(hào)與本地生成的GPS信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，去掉基帶GPS信號(hào)中的C/A碼，最終得到速率為50bps的GPS電文數(shù)據(jù)。
[0031]最后，根據(jù)GPS導(dǎo)航電文格式的規(guī)定從GPS電文數(shù)據(jù)中提取GPS星歷信息和時(shí)間信息，提取的具體參數(shù)為:
[0032]Wn:歷書參考周；
[0033]toa:歷書參考時(shí)間；[0034]^:衛(wèi)星軌道長(zhǎng)半軸as的平方根；
[0035]e:軌道偏心率；
[0036]δ 1:相對(duì)與0.3 的軌道傾角；
[0037]Ω。:周內(nèi)時(shí)等于O時(shí)的軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)；
[0038]m:軌道近地角距；
[0039]m0:toa時(shí)的平近點(diǎn)角；
[0040]Ω:軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)對(duì)時(shí)間的變化率；
[0041]Week:GPS 周；
[0042]Tkk:GPS 周內(nèi)秒；
[0043](2) GPS接收機(jī)利用GPS星歷信息和時(shí)間信息進(jìn)行預(yù)報(bào)，得到GPS衛(wèi)星星座的位置；
[0044]利用步驟(1)得到的GPS星歷信息和時(shí)間信息對(duì)衛(wèi)星位置計(jì)算，按照下述公式的順序進(jìn)行計(jì)算:
[0045]首先，計(jì)算GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射時(shí)刻與歷書時(shí)刻的時(shí)間差tk，按照下述公式計(jì)算:
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種基于衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)的輔助星載掩星接收機(jī)快速定位的方法，所述的衛(wèi)星平臺(tái)包括=GPS接收機(jī)、星務(wù)調(diào)度單元、一級(jí)CAN總線和二級(jí)CAN總線，其特征在于包括: (1)GPS接收機(jī)接收到GPS衛(wèi)星星座的信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理得到GPS星歷信息、時(shí)間信息、衛(wèi)星位置信息和GPS星座分布預(yù)報(bào)信息； (2)GPS接收機(jī)接收到星務(wù)調(diào)度單元發(fā)出的輔助信息輪詢指令，將輔助信息即步驟(I)得到的GPS星歷信息、時(shí)間信息、衛(wèi)星位置信息和GPS星座分布預(yù)報(bào)信息輸出到星上網(wǎng)的一級(jí)CAN總線上； (3)星務(wù)調(diào)度單元將GPS星歷信息、時(shí)間信息、衛(wèi)星位置信息和GPS星座分布預(yù)報(bào)信息從星上網(wǎng)的一級(jí)CAN總線輸出到星上網(wǎng)的二級(jí)CAN總線上； (4)星載掩星接收機(jī)從星上網(wǎng)的二級(jí)CAN總線上獲得GPS星歷信息、時(shí)間信息、衛(wèi)星位置信息和GPS星座分布預(yù)報(bào)信息，首先對(duì)該信息進(jìn)行校驗(yàn)，若信息有效，則利用該信息實(shí)現(xiàn)快速定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)的輔助星載掩星接收機(jī)快速定位的方法，其特征在于:所述的步驟(I)的處理流程為: (1)GPS接收機(jī)對(duì)接收到的GPS衛(wèi)星星座的信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)、解調(diào)處理得到GPS星歷信息和時(shí)間信息； (2)GPS接收機(jī)利用GPS星歷信息和時(shí)間信息進(jìn)行預(yù)報(bào)，得到GPS衛(wèi)星星座的位置； (3)GPS接收機(jī)對(duì)接收到的GPS衛(wèi)星星座的信號(hào)擴(kuò)頻碼相位進(jìn)行測(cè)量得到衛(wèi)星與GPS衛(wèi)星星座之間的偽距值； (4)GPS接收機(jī)利用GPS衛(wèi)星星座的位置和衛(wèi)星與GPS衛(wèi)星星座之間的偽距值進(jìn)行定位解算得到衛(wèi)星位置信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于衛(wèi)星平臺(tái)系統(tǒng)的輔助星載掩星接收機(jī)快速定位的方法，其特征在于:所述的步驟(4)的處理流程為: (O星載掩星接收機(jī)從星上網(wǎng)的二級(jí)CAN總線上獲得輔助信息包并對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)，若校驗(yàn)通過，則該輔助信息包可用； (2)星載掩星接收機(jī)使用輔助信息進(jìn)行初始化，將輔助信息中的時(shí)間作為星載掩星接收機(jī)時(shí)間起點(diǎn)，將輔助信息中的位置作為星載掩星接收機(jī)位置的初值； (3)星載掩星接收機(jī)利用輔助信息計(jì)算當(dāng)前GPS衛(wèi)星的位置、速度、多普勒信息，并將這些信息預(yù)置到捕獲跟蹤通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的快速捕獲跟蹤； (4)星載掩星接收機(jī)利用衛(wèi)星與GPS衛(wèi)星星座之間的偽距值進(jìn)行定位解算。
【文檔編號(hào)】G01S19/46GK103885075SQ201410126443
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】任廣偉, 王艷麗, 王淼 申請(qǐng)人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司