低軌衛(wèi)星增強(qiáng)導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、隨著國內(nèi)天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)重大專項(xiàng)計(jì)劃的提出，低軌（LEO）衛(wèi)星在天基接入網(wǎng)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?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）發(fā)展至今也有幾十年的歷史，但由于導(dǎo)航衛(wèi)星本身軌道高以及導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)率低的特點(diǎn)，系統(tǒng)仍然存在需要改進(jìn)的地方。尤其是對于我國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)（BDS）而言，在完全建成之前，其他輔助增強(qiáng)導(dǎo)航功能的研究不可或缺。實(shí)際上低軌衛(wèi)星幾何位置改變快

2、的特點(diǎn)以及通信速率大的特點(diǎn)為導(dǎo)航增強(qiáng)研究提供了契機(jī)。鑒于此，本文主要從定位解算、碼同步以及導(dǎo)航通信融合三方面對低軌衛(wèi)星增強(qiáng)導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)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(diǎn)增強(qiáng)導(dǎo)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(jié)合STK軟件在場景中仿真了病態(tài)改善情況。其二，結(jié)合STK提供的衛(wèi)星軌道參數(shù)仿真分析了基于遺傳算法解算整周模糊度浮點(diǎn)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(jìn)的預(yù)處理方法并給出了對比仿真結(jié)果。最后依然結(jié)合STK場景仿真分析了低軌增強(qiáng)星及其軌道高度對整周模糊度整數(shù)解的解算性能的影響。從仿真結(jié)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(diǎn)解精度、整數(shù)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(qiáng)導(dǎo)航時與導(dǎo)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(guān)谷”的表征方式，緊接著給出了相應(yīng)的捕獲性能仿真，結(jié)果表明該頻域處理方法能實(shí)現(xiàn)碼片級的捕獲而后在時域上提出了一種超整數(shù)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(nèi)。
　?。?）研究基于融合的低軌增強(qiáng)導(dǎo)航技術(shù)。提出了一種體制融合的增強(qiáng)方法，即基于低軌通信衛(wèi)星的導(dǎo)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(jié)構(gòu)，然后給出了該種方法相比于無增強(qiáng)時的傳輸速率提升效果，相對于