專利名稱：星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉 及航天技術(shù)中衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著深空探測的深入，對某些重要星球需要登錄探測，開展長期駐留研究，甚至建立長期基地。屆時，對在星球表面大范圍開展研究的探測器或其他探測單元，非常有必要知道其所處的位置，即對該星球表面用戶導(dǎo)航定位。并且此類探測任務(wù)對導(dǎo)航定位的需求略有不同，其對實時性和精度要求并不是很高，更關(guān)注的使用需求一是覆蓋范圍廣，即使離開基地很遠(yuǎn)也可以定位；二是在迷途的情況下能有效給出位置，哪怕是一天一次定位也可以保證安全返回或到達(dá)集結(jié)點的正確方向。目前，建立在地球表面的測控站(深空探測網(wǎng))由于距離該星球可能很遠(yuǎn)或信號遮擋(如月球背面)而難以發(fā)揮有效作用；探測器攜帶的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和圖像匹配系統(tǒng)支持的導(dǎo)航距離非常有限。建立該星球的導(dǎo)航系統(tǒng)才是有效的解決途徑，目前在月球和火星等表面尚未建立導(dǎo)航系統(tǒng)，直接移植地球上目前流行的導(dǎo)航系統(tǒng)并不適宜?，F(xiàn)有的導(dǎo)航技術(shù)有地面時差測量導(dǎo)航和天基衛(wèi)星導(dǎo)航兩種方式。地面的導(dǎo)航主要是針對局部小區(qū)域建立三個以上的基準(zhǔn)點(基站)，利用導(dǎo)航終端用戶測量到達(dá)各個基站的時間差解算自身方位。利用到達(dá)時差(TDOA，Time Difference OfArrival)進(jìn)行導(dǎo)航的定位系統(tǒng)開始于20世紀(jì)60年代的羅蘭(LORAN)系統(tǒng)，至今已發(fā)展到第四代，目前羅蘭-C的應(yīng)用最為廣泛俄羅斯的“MC5-90”系統(tǒng)采用三站時差定位并廣泛應(yīng)用于防空體系，烏克蘭的“卡拉秋塔”系統(tǒng)、捷克的“塔瑪拉”系統(tǒng)、以色列“EL/L-8388”系統(tǒng)都是時差定位系統(tǒng)。常見的手機(jī)基站定位服務(wù)，基本屬于時差定位方式。但地面導(dǎo)航定位方式依賴于基站，對新探測的星球，在該星球上建立地基無線信號區(qū)域差分導(dǎo)航可以解決局部區(qū)域的定位問題，但對于該星球的全球大范圍探索，若想實現(xiàn)大范圍的信號覆蓋，需要建立全球覆蓋的不計其數(shù)的基站，在經(jīng)濟(jì)上是不可行的。另一類天基衛(wèi)星導(dǎo)航定位是將基準(zhǔn)點從地面搬到了天上，利用在軌運行的數(shù)十顆衛(wèi)星構(gòu)成星座，每顆基準(zhǔn)衛(wèi)星播發(fā)導(dǎo)航信號，為地面提供導(dǎo)航基準(zhǔn)。目前運行的成熟衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有美國的GPS、中國的北斗、俄羅斯的GL0NASS和歐盟的伽利略系統(tǒng)。采用目前世界上流行的全球衛(wèi)星星座導(dǎo)航，可以實現(xiàn)全球覆蓋，但系統(tǒng)造價昂貴、建設(shè)周期長，需要地面多個測站、控制站，且由于導(dǎo)航幾何因子約束，還需要在軌多達(dá)幾十顆的高級衛(wèi)星的支持，在星球探測初期是不經(jīng)濟(jì)的。因此，對于日益蓬勃發(fā)展的深空探測任務(wù)，一個簡單可靠、成本低廉，精度需求不高但是可以覆蓋全球的簡易衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將對新興星球探測階段的探測活動提供重要的支持
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種覆蓋全球的簡易衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，解決該問題若采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)大范圍的信號覆蓋，需要建立全球覆蓋的不計其數(shù)的基站或者需要地面多個測站、控制站，以及在軌多達(dá)幾十顆的高級衛(wèi)星的支持，系統(tǒng)造價昂貴、建設(shè)周期長在經(jīng)濟(jì)上是不可行的問題。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航方法，包括如下步驟(1)采用一組導(dǎo)航衛(wèi)星通過軌道參數(shù)的控制實現(xiàn)空間圓編隊，所述一組導(dǎo)航衛(wèi)星至少包括一主導(dǎo)航衛(wèi)星，兩顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星；(2)獲得所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的空間位置；(3)通過星間鏈路鎖相通信使所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星間的時間同步；(4)所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星向終端用戶下發(fā)時間信號信息和星歷數(shù)據(jù)信息；(5)終端用戶接收所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息和星歷數(shù)據(jù)信息，利用時差測量和曲線交會解算所述終端用戶位置，實現(xiàn)所述終端用戶的導(dǎo)航定位。 步驟(I)進(jìn)一步包括所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星通過軌道參數(shù)的控制實現(xiàn)星間距相等且穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)空間圓編隊，所述空間圓編隊內(nèi)的導(dǎo)航衛(wèi)星的繞飛軌跡平面與終端用戶所在星球的水平面的夾角為30°或150°。步驟(2)進(jìn)一步包括采用天文導(dǎo)航方法實現(xiàn)所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的自主定軌，進(jìn)而獲得所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的空間位置。步驟(5)進(jìn)一步包括(51)當(dāng)所述終端用戶處于所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星信號覆蓋區(qū)時，接收所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息，得到不同導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息到達(dá)所述終端用戶的時間差，進(jìn)而得到終端用戶到不同導(dǎo)航衛(wèi)星的距離差；(52)結(jié)合終端用戶到不同導(dǎo)航衛(wèi)星的距離差以及各導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)信息，確定一以其中一顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星與主導(dǎo)航衛(wèi)星為焦點的第一雙曲面，以及以另一顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星與主導(dǎo)航衛(wèi)星為焦點的第二雙曲面；(53)根據(jù)所述第一、第二雙曲面相交的一條曲線與終端用戶所在星球的地表模型解算終端用戶位置，實現(xiàn)終端用戶的導(dǎo)航定位。進(jìn)一步，采用導(dǎo)航偽解剔除方法解算終端用戶位置。為了解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括一組導(dǎo)航衛(wèi)星、空間位置獲取裝置、時間同步裝置、信息傳輸裝置以及位置解算裝置；所述一組導(dǎo)航衛(wèi)星至少包括一主導(dǎo)航衛(wèi)星，兩顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星，所述所有導(dǎo)航衛(wèi)星通過軌道參數(shù)的控制實現(xiàn)空間圓編隊；所述空間位置獲取裝置用于獲得所述所有導(dǎo)航衛(wèi)星的空間位置；所述時間同步裝置通過星間鏈路鎖相通信使所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星間的時間同步；所述信息傳輸裝置用于傳輸所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星向終端用戶所在星球表面下發(fā)的時間信號信息和星歷數(shù)據(jù)信息；所述位置解算裝置用于在所述終端用戶接收所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息和星歷數(shù)據(jù)信息后，利用時差測量和曲線交會解算終端用戶的位置，實現(xiàn)終端用戶導(dǎo)航定位。進(jìn)一步，所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星通過軌道參數(shù)的控制實現(xiàn)星間距相等且穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)空間圓編隊，所述空間圓編隊內(nèi)的導(dǎo)航衛(wèi)星的繞飛軌跡平面與終端用戶所在星球的水平面的夾角為30°或150°。進(jìn)一步，所述空間位置獲取裝置采用天文導(dǎo)航方法實現(xiàn)所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的自主定軌，進(jìn)而獲得所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的空間位置。所述位置解算裝置進(jìn)一步包括一信息接收模塊、一雙曲面確定模塊以及一解算模塊；所述信息接收模塊用于當(dāng)所述終端用戶處于所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星信號覆蓋區(qū)時，接收所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息以及各導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)信息，得到不同導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息到達(dá)所述終端用戶的時間差，進(jìn)而得到終端用戶到不同導(dǎo)航衛(wèi)星的距離差；所述雙曲面確定模塊用于結(jié)合所述各導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)信息以及終端用戶到不同導(dǎo)航衛(wèi)星的距離差，確定以其中一顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星與主導(dǎo)航衛(wèi)星為焦點的第一雙曲面，以及以另一顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星與主導(dǎo)航衛(wèi)星為焦點的第二雙曲面；所述解算模塊用于根據(jù)所述第一、第二雙曲面相交的一條曲線與終端用戶所在星球的地表模型，采用導(dǎo)航偽解剔除方法解算終端用戶位置，實現(xiàn)終端用戶的導(dǎo)航定位。本發(fā)明的優(yōu)點在 于(I)可實現(xiàn)參考星的星球表面全覆蓋的衛(wèi)星導(dǎo)航，相比地面基站定位大大提高了覆蓋范圍；(2)采用三星編隊相比GPS等全球定位系統(tǒng)規(guī)模小，系統(tǒng)簡單，對新探測的星球來說容易實現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)性好；(3)各個導(dǎo)航衛(wèi)星不需搭載昂貴的原子時鐘，只要星間保持高精度時間同步即可，系統(tǒng)建設(shè)成本低；(4)采用空間圓編隊構(gòu)型，導(dǎo)航衛(wèi)星的星間距離保持精度高，有效避免三星共線無法定位的情況；( 5 )導(dǎo)航定位解算可以給出精確的代數(shù)解，有效解決了定位模糊的問題。


圖1，本發(fā)明所述星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航方法的流程圖；圖2，本發(fā)明所述空間圓編隊導(dǎo)航衛(wèi)星工作原理模型圖；圖3，本發(fā)明所述空間圓編隊導(dǎo)航衛(wèi)星架構(gòu)圖；圖4，編隊衛(wèi)星之間的距離與定位誤差的關(guān)系圖；圖5，時鐘誤差與定位誤差的關(guān)系圖；圖6，天文導(dǎo)航原理一實施方式的架構(gòu)圖；圖7，定位精度仿真結(jié)果示意圖；圖8，本發(fā)明所述星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航方法及系統(tǒng)的具體實施方式
做詳細(xì)說明。本發(fā)明充分結(jié)合地面時差測量定位原理和衛(wèi)星全球覆蓋的特點，以一組導(dǎo)航衛(wèi)星(例如3顆導(dǎo)航衛(wèi)星)建立空間圓衛(wèi)星編隊，當(dāng)衛(wèi)星編隊飛臨地面導(dǎo)航終端用戶上空時，終端用戶利用時差測量和曲線交會解算的辦法實現(xiàn)導(dǎo)航定位。參考附圖I，本發(fā)明所述星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航方法的流程圖，包括如下步驟。Sll :采用一組導(dǎo)航衛(wèi)星通過軌道參數(shù)的控制實現(xiàn)空間圓編隊，所述一組導(dǎo)航衛(wèi)星至少包括一主導(dǎo)航衛(wèi)星，兩顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星。
本實施方式以3顆導(dǎo)航衛(wèi)星為例來進(jìn)行說明，3顆衛(wèi)星在空間上通過軌道參數(shù)的控制可以實現(xiàn)三星間距相等且穩(wěn)定的等邊三角形旋轉(zhuǎn)圓的空間圓衛(wèi)星編隊。利用此穩(wěn)定衛(wèi)星編隊構(gòu)型可以實現(xiàn)空間穩(wěn)定的導(dǎo)航幾何因子。空間圓衛(wèi)星編隊的導(dǎo)航衛(wèi)星繞飛軌跡平面與終端用戶所在星球的水平面的夾角為30°或150°。此衛(wèi)星編隊構(gòu)型有較好的星間基線精確保持，可以用做三星編隊時差定位的編隊構(gòu)型。S12 :獲得所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的空間位置。可以通過地面測站測定軌或自主定軌的方法獲得每顆導(dǎo)航衛(wèi)星的空間位置。例如 采用天文導(dǎo)航方法實現(xiàn)所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的自主定軌，進(jìn)而獲得所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的空間位置。S13 :通過星間鏈路鎖相通信使所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星間的時間同步。通過星間鏈路方法保證3顆導(dǎo)航衛(wèi)星間的時間同步，導(dǎo)航衛(wèi)星間的時間同步是保證雙曲線時差測量定位的基礎(chǔ)。S14:所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星向終端用戶下發(fā)時間信號信息和星歷數(shù)據(jù)信息。其中，步驟S12-S14為導(dǎo)航方法的空間部分工作過程，步驟S15為地面導(dǎo)航應(yīng)用部分的導(dǎo)航工作過程。S15:終端用戶接收所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息和星歷數(shù)據(jù)信息，利用時差測量和曲線交會解算所述終端用戶位置，實現(xiàn)所述終端用戶的導(dǎo)航定位。本發(fā)明提出了雙曲線時差測量方法導(dǎo)航，利用終端用戶測量導(dǎo)航信息到達(dá)自身的時間差即知終端用戶到3顆已知基準(zhǔn)衛(wèi)星(即導(dǎo)航衛(wèi)星)的距離差，并結(jié)合高精度星球模型可以解算出兩個旋轉(zhuǎn)雙曲面與星球表面的交線，交線相交點即為定位點。星球的高精度模型，比如月球模型，火星模型等，可以從相關(guān)研究機(jī)構(gòu)得到高精度的模型；如果定位精度要求不高，也可采用一般精度的星球模型。具體包括以下步驟S151 :當(dāng)所述終端用戶處于所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星信號覆蓋區(qū)時，接收所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息，得到不同導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息到達(dá)所述終端用戶的時間差，進(jìn)而得到不同導(dǎo)航衛(wèi)星到終端用戶的距離差；S152 :結(jié)合終端用戶到不同導(dǎo)航衛(wèi)星的距離差以及各導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)信息，確定一以其中一顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星與主導(dǎo)航衛(wèi)星為焦點的第一雙曲面，以及以另一顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星與主導(dǎo)航衛(wèi)星為焦點的第二雙曲面；S153 :根據(jù)所述第一、第二雙曲面相交的一條曲線與終端用戶所在星球的地表模型解算終端用戶位置，實現(xiàn)終端用戶的導(dǎo)航定位。其中，可以采用導(dǎo)航偽解剔除方法解算終端用戶位置，使得終端用戶的定位不存在模糊。參考附圖2，本發(fā)明所述空間圓編隊導(dǎo)航衛(wèi)星工作原理模型圖，包括衛(wèi)星編隊系統(tǒng)構(gòu)成的空間部分和終端用戶的地面導(dǎo)航應(yīng)用部分組成，為被動接收式導(dǎo)航系統(tǒng)。對于空間部分工作過程如下，3顆衛(wèi)星構(gòu)成編隊，包括一顆主導(dǎo)航衛(wèi)星(以下簡稱主星，例如圖中所示衛(wèi)星A)，兩顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星(以下簡稱輔星，例如圖中所示衛(wèi)星B、衛(wèi)星C);首先通過地面測站測定軌或自主定軌的方法獲得每顆導(dǎo)航衛(wèi)星的空間位置，主星空間位置為(Xtl, y0, Ztl),輔星為(Xi, Yi, Zi),其中i = 1，2 ;其次通過星間鏈路鎖相通信確保導(dǎo)航衛(wèi)星間的高精度時間同步；然后衛(wèi)星編隊系統(tǒng)向地面下發(fā)時間信號信息和星歷數(shù)據(jù)信息。對于終端用戶的地面導(dǎo)航應(yīng)用部分，導(dǎo)航工作過程為當(dāng)終端用戶處于衛(wèi)星編隊系統(tǒng)信號覆蓋區(qū)時，終端用戶接收3顆導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息，確定3顆導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息到終端用戶自身的時間差ti (i = O，I, 2)，即可得出終端用戶到3顆導(dǎo)航衛(wèi)星的距離差A(yù)r，結(jié)合3顆導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)即可確定一以其中一顆輔星與主星為焦點的第一雙曲面(如圖2所示11)，以及以另一顆輔星與主星為焦點的第二雙曲面(如圖2所示12)；根據(jù)兩個雙曲面相交的一條曲線與星球地表模型即可解算用戶位置T(x，y, z)。假設(shè)通過天文觀測手段得出終端用戶所在星球(以下簡稱參考星)為一半徑為R的球型，為方便解算，把參考星視為一顆位置在參考星中心點(x3，y3，z3)的衛(wèi)星，則參考星到用戶距離為R，參考星的時間信號信息到終端用戶自身的時間差t3 = R/c (其中c為光速)。建立坐標(biāo)系,原點設(shè)在參考星中心,則參考星的位置為(X3 = 0, y3 = 0，Z3 = 0),則方位解算方程可寫為
權(quán)利要求
1.一種星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)采用一組導(dǎo)航衛(wèi)星通過軌道參數(shù)的控制實現(xiàn)空間圓編隊，所述一組導(dǎo)航衛(wèi)星至少包括一主導(dǎo)航衛(wèi)星，兩顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星； (2)獲得所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的空間位置； (3)通過星間鏈路鎖相通信使所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星間的時間同步； (4)所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星向終端用戶下發(fā)時間信號信息和星歷數(shù)據(jù)信息； (5)終端用戶接收所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息和星歷數(shù)據(jù)信息，利用時差測量和曲線交會解算所述終端用戶位置，實現(xiàn)所述終端用戶的導(dǎo)航定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航方法，其特征在于，步驟(I)進(jìn)一步包括所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星通過軌道參數(shù)的控制實現(xiàn)星間距相等且穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)空間圓編隊，所述空間圓編隊內(nèi)的導(dǎo)航衛(wèi)星的繞飛軌跡平面與終端用戶所在星球的水平面的夾角為30。或 150。?！?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求I所述星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航方法，其特征在于，步驟(2)進(jìn)一步包括采用天文導(dǎo)航方法實現(xiàn)所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的自主定軌，進(jìn)而獲得所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的空間位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航方法，其特征在于，步驟(5)進(jìn)一步包括 (51)當(dāng)所述終端用戶處于所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星信號覆蓋區(qū)時，接收所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息，得到不同導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息到達(dá)所述終端用戶的時間差，進(jìn)而得到終端用戶到不同導(dǎo)航衛(wèi)星的距離差； (52)結(jié)合終端用戶到不同導(dǎo)航衛(wèi)星的距離差以及各導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)信息，確定一以其中一顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星與主導(dǎo)航衛(wèi)星為焦點的第一雙曲面，以及以另一顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星與主導(dǎo)航衛(wèi)星為焦點的第二雙曲面； (53)根據(jù)所述第一、第二雙曲面相交的一條曲線與終端用戶所在星球的地表模型解算終端用戶位置，實現(xiàn)終端用戶的導(dǎo)航定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航方法，其特征在于，采用導(dǎo)航 偽解剔除方法解算終端用戶位置。
6.一種星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，包括一組導(dǎo)航衛(wèi)星、空間位置獲取裝置、時間同步裝置、信息傳輸裝置以及位置解算裝置； 所述一組導(dǎo)航衛(wèi)星至少包括一主導(dǎo)航衛(wèi)星，兩顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星，所述所有導(dǎo)航衛(wèi)星通過軌道參數(shù)的控制實現(xiàn)空間圓編隊； 所述空間位置獲取裝置用于獲得所述所有導(dǎo)航衛(wèi)星的空間位置； 所述時間同步裝置通過星間鏈路鎖相通信使所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星間的時間同IK 少； 所述信息傳輸裝置用于傳輸所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星向終端用戶所在星球表面下發(fā)的時間信號信息和星歷數(shù)據(jù)信息； 所述位置解算裝置用于在所述終端用戶接收所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息和星歷數(shù)據(jù)信息后，利用時差測量和曲線交會解算終端用戶的位置，實現(xiàn)終端用戶導(dǎo)航定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星通過軌道參數(shù)的控制實現(xiàn)星間距相等且穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)空間圓編隊，所述空間圓編隊內(nèi)的導(dǎo)航衛(wèi)星的繞飛軌跡平面與終端用戶所在星球的水平面的夾角為30°或150°。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述空間位置獲取裝置采用天文導(dǎo)航方法實現(xiàn)所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的自主定軌，進(jìn)而獲得所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的空間位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述位置解算裝置進(jìn)一步包括一信息接收模塊、一雙曲面確定模塊以及一解算模塊； 所述信息接收模塊用于當(dāng)所述終端用戶處于所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星信號覆蓋區(qū)時，接收所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息以及各導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)信息，得到不同導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息到達(dá)所述終端用戶的時間差，進(jìn)而得到終端用戶到不同導(dǎo)航衛(wèi)星的距離差； 所述雙曲面確定模塊用于結(jié)合所述各導(dǎo)航衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)信息以及終端用戶到不同導(dǎo)航衛(wèi)星的距離差，確定以其中一顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星與主導(dǎo)航衛(wèi)星為焦點的第一雙曲面，以及以另一顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星與主導(dǎo)航衛(wèi)星為焦點的第二雙曲面； 所述解算模塊用于根據(jù)所述第一、第二雙曲面相交的一條曲線與終端用戶所在星球的地表模型，采用導(dǎo)航偽解剔除方法解算終端用戶位置，實現(xiàn)終端用戶的導(dǎo)航定位。
全文摘要
一種星球表面廣域探測的衛(wèi)星導(dǎo)航方法，包括如下步驟(1)采用一組導(dǎo)航衛(wèi)星通過軌道參數(shù)的控制實現(xiàn)空間圓編隊，所述一組導(dǎo)航衛(wèi)星至少包括一主導(dǎo)航衛(wèi)星，兩顆輔導(dǎo)航衛(wèi)星；(2)獲得所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的空間位置；(3)通過星間鏈路鎖相通信使所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星間的時間同步；(4)所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星向終端用戶下發(fā)時間信號信息和星歷數(shù)據(jù)信息；(5)終端用戶接收所有所述導(dǎo)航衛(wèi)星的時間信號信息和星歷數(shù)據(jù)信息，利用時差測量和曲線交會解算所述終端用戶位置，實現(xiàn)所述終端用戶的導(dǎo)航定位。本發(fā)明所述方法可實現(xiàn)需要導(dǎo)航的終端用戶所在參考星的星球表面全覆蓋的衛(wèi)星導(dǎo)航，且系統(tǒng)規(guī)模小，經(jīng)濟(jì)性好、建設(shè)成本低。
文檔編號G01S19/42GK102736091SQ20121022411
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者吳會英, 張晟宇, 王江秋, 趙靈峰, 陳宏宇 申請人:上海微小衛(wèi)星工程中心