本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航，尤其是涉及一種新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、gnss(global?navigation?satellite?system，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))是當(dāng)今人類社會定位導(dǎo)航與授時(pnt)需求的主要滿足者，是人類社會現(xiàn)代化生產(chǎn)、生活與治理方式的核心支撐，精準(zhǔn)、可信、便捷、高效是其發(fā)展的不懈追求。然而，經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展與迭代，當(dāng)前架構(gòu)的gnss服務(wù)性能已接近理論和工程的極限，無法全面滿足日益增長的全球分米級導(dǎo)航和高可信服務(wù)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)，系統(tǒng)分析了現(xiàn)有g(shù)nss架構(gòu)的特征與物理極限，明確了進(jìn)一步提升gnss性能的制約因素。在此基礎(chǔ)上提出了基于星間鏈路構(gòu)建測量通信網(wǎng)絡(luò)，高軌(geo/igso)中軌(meo)低軌(leo)混合星座相結(jié)合的gnss架構(gòu)。仿真與分析結(jié)果表明：本實(shí)施例提供的新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能在極簡的地面支持下實(shí)現(xiàn)全球分米級高精度、高可信的pnt服務(wù)，與現(xiàn)有g(shù)nss兼容互操作，并可在其基礎(chǔ)上演進(jìn)而來，用戶體驗(yàn)平穩(wěn)升級。

2、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)，包括：通過一體化混合星座，以提供多種服務(wù)；一體化混合星座包括geo、igso、meo、leo衛(wèi)星；通過星間鏈路構(gòu)建天基通信與測量網(wǎng)絡(luò)，以簡化地面運(yùn)管與觀測資源；在測量部件的支持下，基于星間鏈路強(qiáng)化天基時空基準(zhǔn)的建立與維持能力，以降低對地面的依賴；基于低軌導(dǎo)航信號，通過通信輔助提升信號可用性、抗干擾與防欺騙能力。

3、在本申請可選的實(shí)施例中，上述在現(xiàn)有架構(gòu)的基礎(chǔ)上，新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)新增的元素包括：星間鏈路、通信輔助和低軌星座。

4、在本申請可選的實(shí)施例中，上述通信輔助部署于各類通信設(shè)施，低軌星座部署于leo導(dǎo)航星座及其地面設(shè)施。

5、在本申請可選的實(shí)施例中，上述星間鏈路包括：高速激光鏈路、ka鏈路、中速激光鏈路；全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)的元素還包括：對地鏈路；高速激光鏈路部署于geo、igso、meo衛(wèi)星；ka鏈路部署于geo、igso、meo衛(wèi)星；中速激光鏈路部署于leo衛(wèi)星；對地鏈路部署于geo、igso衛(wèi)星。

6、在本申請可選的實(shí)施例中，上述ka鏈路還部署于leo衛(wèi)星；中速激光鏈路該部署于geo、igso、meo衛(wèi)星；對地鏈路還部署于leo衛(wèi)星。

7、在本申請可選的實(shí)施例中，上述測量部件包括：原子鐘組和恒星相機(jī)；原子鐘組部署于geo、igso、部分meo衛(wèi)星；恒星相機(jī)部署于igso衛(wèi)星。

8、在本申請可選的實(shí)施例中，上述一體化混合星座包括：24-30顆meo衛(wèi)星、150-200顆leo衛(wèi)星、3-6顆geo衛(wèi)星、3-6顆igso衛(wèi)星；其中，24-30顆meo衛(wèi)星為核心星座，3-6顆geo衛(wèi)星和3-6顆igso衛(wèi)星為節(jié)點(diǎn)星座，150-200顆leo衛(wèi)星為增強(qiáng)星座；核心星座提供3000km以下的全球米級pnt服務(wù)、ssv，節(jié)點(diǎn)星座提供區(qū)域多樣化服務(wù)、ssv、導(dǎo)航覆蓋增強(qiáng)，增強(qiáng)星座提供30km以下的全球分米級高精度高可信服務(wù)。

9、在本申請可選的實(shí)施例中，上述高速激光鏈路的業(yè)務(wù)類型包括：星座運(yùn)管、通信中繼、時空測定，外部中繼，高速激光鏈路的速率為gbps，精度為ps；ka鏈路的業(yè)務(wù)類型包括：星座運(yùn)管、時空測定、靈活接入，ka鏈路的速率為mbps，精度為ps；中速激光鏈路的業(yè)務(wù)類型包括：星座運(yùn)管、通信中繼、時空測定，中速激光鏈路的速率為mbps，精度為ps；對地鏈路的業(yè)務(wù)類型包括：對地數(shù)據(jù)傳輸和時空基準(zhǔn)固聯(lián)，對地鏈路的速率為gbps，精度為ps。

10、在本申請可選的實(shí)施例中，上述汞離子鐘、積分球鐘、星間測量設(shè)備、星地測量設(shè)備部署于geo衛(wèi)星和igso衛(wèi)星，用于建立天基時間基準(zhǔn)；大面陣觀星相機(jī)星間、星地測量設(shè)備部署于igso衛(wèi)星，用于建立天基空間基準(zhǔn)；配置星間、星地測量設(shè)備部署于meo衛(wèi)星，用于支撐構(gòu)建天基時空基準(zhǔn)；配置導(dǎo)航監(jiān)測接收機(jī)部署于leo衛(wèi)星，用于獲取中高軌建立的時空基準(zhǔn)；配置星地測量設(shè)備部署于地面錨固站，用于建立天基時空基準(zhǔn)與地球時空基準(zhǔn)的聯(lián)系。

11、在本申請可選的實(shí)施例中，上述leo下行導(dǎo)航信號的使用頻段包括：l1頻段和l5頻段，leo下行導(dǎo)航信號與gnss導(dǎo)航信號或合適的通信信號兼容。

12、本發(fā)明實(shí)施例帶來了以下有益效果：

13、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)，系統(tǒng)分析了現(xiàn)有g(shù)nss架構(gòu)的特征與物理極限，明確了進(jìn)一步提升gnss性能的制約因素。在此基礎(chǔ)上提出了基于星間鏈路構(gòu)建測量通信網(wǎng)絡(luò)，高軌(geo/igso)中軌(meo)低軌(leo)混合星座相結(jié)合的gnss架構(gòu)。仿真與分析結(jié)果表明：本實(shí)施例提供的新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能在極簡的地面支持下實(shí)現(xiàn)全球分米級高精度、高可信的pnt服務(wù)，與現(xiàn)有g(shù)nss兼容互操作，并可在其基礎(chǔ)上演進(jìn)而來，用戶體驗(yàn)平穩(wěn)升級。

14、本公開的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，或者，部分特征和優(yōu)點(diǎn)可以從說明書推知或毫無疑義地確定，或者通過實(shí)施本公開的上述技術(shù)即可得知。

15、為使本公開的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

技術(shù)特征：

1.一種新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，在現(xiàn)有架構(gòu)的基礎(chǔ)上，所述新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)新增的元素包括：所述星間鏈路、所述通信輔助和低軌星座。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，所述通信輔助部署于各類通信設(shè)施，所述低軌星座部署于leo導(dǎo)航星座及其地面設(shè)施。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，所述星間鏈路包括：高速激光鏈路、ka鏈路、中速激光鏈路；所述全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)的元素還包括：對地鏈路；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，所述ka鏈路還部署于leo衛(wèi)星；所述中速激光鏈路該部署于geo、igso、meo衛(wèi)星；所述對地鏈路還部署于leo衛(wèi)星。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，所述測量部件包括：原子鐘組和恒星相機(jī)；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，所述一體化混合星座包括：24-30顆meo衛(wèi)星、150-200顆leo衛(wèi)星、3-6顆geo衛(wèi)星、3-6顆igso衛(wèi)星；

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，所述高速激光鏈路的業(yè)務(wù)類型包括：星座運(yùn)管、通信中繼、時空測定，外部中繼，所述高速激光鏈路的速率為gbps，精度為ps；

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，汞離子鐘、積分球鐘、星間測量設(shè)備、星地測量設(shè)備部署于geo衛(wèi)星和igso衛(wèi)星，用于建立天基時間基準(zhǔn)；

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，leo下行導(dǎo)航信號的使用頻段包括：l1頻段和l5頻段，所述leo下行導(dǎo)航信號與gnss導(dǎo)航信號或合適的通信信號兼容。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種新型全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)，通過包括GEO、IGSO、MEO、LEO衛(wèi)星的一體化混合星座，以提供多種服務(wù)；通過星間鏈路構(gòu)建天基通信與測量網(wǎng)絡(luò)，以簡化地面運(yùn)管與觀測資源；在測量部件的支持下，基于星間鏈路強(qiáng)化天基時空基準(zhǔn)的建立與維持能力，以降低對地面的依賴；基于低軌導(dǎo)航信號，通過通信輔助提升信號可用性、抗干擾與防欺騙能力。系統(tǒng)分析了現(xiàn)有GNSS架構(gòu)的特征與物理極限，明確了進(jìn)一步提升GNSS性能的制約因素。在此基礎(chǔ)上提出了基于星間鏈路構(gòu)建測量通信網(wǎng)絡(luò)，高軌、中軌、低軌混合星座相結(jié)合的GNSS架構(gòu)。能在極簡的地面支持下實(shí)現(xiàn)全球分米級高精度、高可信的PNT服務(wù)，用戶體驗(yàn)平穩(wěn)升級。

技術(shù)研發(fā)人員：郭樹人,蔡洪亮,高為廣,李罡,董明,姜坤,宿晨庚,周巍,孟軼男,陳雷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍63921部隊(duì)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6