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低轨卫星导航系统多场景多普勒定位解算方法

邓志鑫;高宏;王立兵

【摘要】低轨卫星及快速响应卫星非常适合作为导航源为地面用户提供独立于

GNSS的导航定位服务,为了解决用户在不同低轨卫星可见数量条件下的连续定位

解算问题,并避免传统伪距定位体制所需要解决的高精度星间时间同步问题,提出多

种不同可见星数量条件下仅利用卫星多普勒观测信息的定位解算方法.仿真结果表

明,该方法在大部分区域内都能够满足优于20m的三维定位误差.

【期刊名称】《无线电工程》

【年(卷),期】2017(047)011

【总页数】5页(P49-53)

【关键词】低轨卫星;多普勒定位;网格有哪些信誉好的足球投注网站;最小二乘

【作者】邓志鑫;高宏;王立兵

【作者单位】卫星导航系统与装备技术国家重点实验室,河北石家庄050081;中国

人民解放军63961部队,北京100012;中国人民解放军63961部队,北京100012

【正文语种】中文

【中图分类】TN965.5

AbstractFastresponseandloworbitsatellitesareverysuitablefor

positioningserviceasnavigationsourcesindependentofGNSSforground

users.Inordertosolvetheproblemofcontinuouspositioningsolution

undertheconditionofdifferentnumberofloworbitsatellitesvisibleto

users,andtoavoidtheincreaseofsystemcomplexityduetohighprecision

synchronizationrequiredbytraditionalpseudo-rangepositioningsystem,a

positioningmethodisproposedonlyusingtheDopplersatellite

observationinformationundertheconditionofdifferentvisiblesatellite

number.Simulationanalysisresultsshowthatthismethodcanmeetthe

requirementforthree-dimensionalpositioningerroroflessthan20min

mostareas.

KeywordsLEOsatellite;Dopplerlocating;gridsearch;leastsquare

在复杂的电磁干扰环境下,GNSS导航系统中大量的低成本、未加特殊抗干扰措施

的导航终端将无法工作[1]。在南北两极地区，由于GNSS系统星座采用低倾角设

计方案[2]，导致覆盖性大幅降低。因此，构建GNSS备份无线电导航系统是近年

来的研究热点[3-4]。

低轨卫星具有覆盖区域广、可全天候工作以及可观测性较好等特点[5]，微纳卫星、

快速响应卫星还具备建设周期短、成本低廉等优势[6]，因此，低轨卫星及快响卫

星等微小卫星平台非常适合作为导航源为地面用户提供独立于GNSS的导航定位

服务。

GNSS导航系统用户通过观测至少4颗GNSS卫星信号的伪距信息进行定位解算

[7]。但是该方法应用于低轨卫星导航系统存在2个问题：①由于受到低轨卫星数

量限制，大部分区域内的地面用户无法同时观测到4颗及以上的低轨卫星[8]；②

采用伪距定位解算的前提条件是多颗卫星必须要实现严格的时间同步[9]，这将极

大地增加系统的建设复杂度。而低轨卫星由于运动速度很快，具有较好的多普勒观

测性[10]，因此利用多普勒观测信息进行定位解算是低轨卫星导航系统的首选。

近日，美国铱星通信公司宣布其研制的卫星授时与定位(STL)系统已经具备作为

GPS备份或是GPS补充的能力。该系统通过66颗低轨卫星及多普勒定位体制为

用户提供比GPS更不易受攻击的导航服务，但是并未给出具体的定位解算方法。

2011年1月，MarkS.Asher等人在国际会议中[11]提出采用单颗LEO卫星为地

面静止用户提供定位