低軌衛(wèi)星增強導航技術研究.pdf

1、隨著國內天地一體化信息網絡重大專項計劃的提出，低軌（LEO）衛(wèi)星在天基接入網中扮演著極其重要的角色，這幾年來國外幾大航天航空公司企業(yè)也紛紛提出覆蓋全球的巨型低軌星座。另一方面，雖然全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）發(fā)展至今也有幾十年的歷史，但由于導航衛(wèi)星本身軌道高以及導航電文數據率低的特點，系統(tǒng)仍然存在需要改進的地方。尤其是對于我國北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)（BDS）而言，在完全建成之前，其他輔助增強導航功能的研究不可或缺。實際上低軌衛(wèi)星幾何位置改變快

2、的特點以及通信速率大的特點為導航增強研究提供了契機。鑒于此，本文主要從定位解算、碼同步以及導航通信融合三方面對低軌衛(wèi)星增強導航技術進行了研究。主要研究內容及成果如下：
　?。?）研究基于低軌衛(wèi)星幾何位置改變快的特點增強導航的定位解算問題。其一，在雙差定位模型下研究了低軌衛(wèi)星對觀測方程病態(tài)性的影響并結合STK軟件在場景中仿真了病態(tài)改善情況。其二，結合STK提供的衛(wèi)星軌道參數仿真分析了基于遺傳算法解算整周模糊度浮點解在高低病態(tài)情況下的

3、解算精度，并且提出了一種基于遺傳算法改進的預處理方法并給出了對比仿真結果。最后依然結合STK場景仿真分析了低軌增強星及其軌道高度對整周模糊度整數解的解算性能的影響。從仿真結果可以得到低軌衛(wèi)星不僅能改善觀測方程的病態(tài)性、而且還能提高基線解精度以及整周模糊度浮點解精度、整數解的固定成功率，并且隨著軌道高度的降低，改善效果更明顯。
　?。?）研究低軌衛(wèi)星增強導航時與導航星或系統(tǒng)同步過程中的碼捕獲問題。首先提出了一種基于頻域碼捕獲的新方法

4、，嘗試了累積相位的表征量和另一種“相關谷”的表征方式，緊接著給出了相應的捕獲性能仿真，結果表明該頻域處理方法能實現碼片級的捕獲而后在時域上提出了一種超整數倍碼的判定方法，也做了性能仿真，在時域上的捕獲精度能在0.5個碼片內。
　?。?）研究基于融合的低軌增強導航技術。提出了一種體制融合的增強方法，即基于低軌通信衛(wèi)星的導頻信道傳輸衛(wèi)星星歷信息的方法，包括操作步驟以及插入結構，然后給出了該種方法相比于無增強時的傳輸速率提升效果，相對于