一种用于双天线卫星的卫星定位系统的制作方法

本发明属于卫星导航定位领域，特别涉及一种用于双天线卫星的卫星定位系统。

背景技术：

未来10年全球将发射7000颗小卫星，卫星按照其应用分为通信卫星、遥感卫星、导航卫星，遥感卫星主要分布在低轨(400-1000km)，主要用于对地观测，遥感卫星在轨运行中，在执行成像任务、对地测控任务、对地数传数据传输任务等操作时，卫星姿态会发生较大变化。

常规的单天线卫星导航系统在卫星执行任务过程中将导致卫星的非定位，影响卫星执行任务的可靠性，双天线融合定位可以解决上述问题，可是双天线融合定位时由于两个天线都有信号，且两个天线的相位中心不在同一位置，导致定位误差变大。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种用于双天线卫星的卫星定位系统，能够分别利用天线与卫星质心间的矢量差，对导航星的伪距等进行校正，提高了双天线定位精度。

本发明采用的技术方案是：一种用于双天线卫星的卫星定位系统，包括：

卫星天线位置矢量差计算单元，用于分别计算并存储+z天线、-z天线与卫星质心的位置矢量差；

卫星姿轨控系统单元，用于计算并输出卫星的姿态信息；

+z天线导航星伪距解算单元，用于+z天线接收到的各个导航星的伪距解算及存储；

+z天线导航星仰角解算单元，用于+z天线接收到的各个导航星的仰角解算及存储；

-z天线导航星伪距解算单元，用于-z天线接收到的各个导航星的伪距解算及存储；

-z天线导航星仰角解算单元，用于-z天线接收到的各个导航星的仰角解算及存储；

和归一化解算单元，用于完成卫星质心伪距的归一化计算；

所述归一化解算单元与所述卫星天线位置矢量差计算单元、卫星姿轨控系统单元、+z天线导航星伪距解算单元、+z天线导航星仰角解算单元、-z天线导航星伪距解算单元、-z天线导航星仰角解算单元连接。

作为优选，+z天线导航星伪距解算单元与-z天线导航星伪距解算单元采用相同的结构，+z天线导航星仰角解算单元与-z天线导航星仰角解算单元采用相同的结构。

作为优选，所述导航星包括gps、北斗、glonass和伽利略。

作为优选，所述卫星天线位置矢量差计算单元包括卫星质心确定模块、+z天线地面位置校准模块、-z地面位置校准模块和双天线位置归一化矩阵模块，所述双天线位置归一化矩阵模块与所述卫星质心确定模块、+z天线地面位置校准模块、-z地面位置校准模块连接。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明利用卫星天线位置矢量差计算单元计算出每个天线与卫星质心间的位置矢量差，结合卫星的姿态信息，在导航星信息归一化解算过程中，通过导航星到天线的伪距，计算出导航星到卫星质心的伪距，彻底解决了两个天线的相位中心不在同一位置的问题，提高了双天线的定位精度。本发明的卫星天线位置矢量差计算单元工作一次，只要天线和卫星本身不发生改变，结果可重复利用，对系统的计算量增加不大。

附图说明

图1为本发明实施例的结构框图。

图中1-卫星天线位置矢量差计算单元，2-卫星姿轨控系统单元，3-+z天线导航星伪距解算单元，4-+z天线导航星仰角解算单元，5--z天线导航星伪距解算单元，6--z天线导航星仰角解算单元，7-归一化解算单元。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

本发明的实施例提供了一种用于双天线卫星的卫星定位系统，如图1所示，其包括卫星天线位置矢量差计算单元1、卫星姿轨控系统单元2、+z天线导航星伪距解算单元3、+z天线导航星仰角解算单元4、-z天线导航星伪距解算单元5、-z天线导航星仰角解算单元6和归一化解算单元7，所述归一化解算单元7与所述卫星天线位置矢量差计算单元1、卫星姿轨控系统单元2、+z天线导航星伪距解算单元3、+z天线导航星仰角解算单元4、-z天线导航星伪距解算单元5、-z天线导航星仰角解算单元6连接。

所述卫星天线位置矢量差计算单元1包括卫星质心确定模块、+z天线地面位置校准模块、-z地面位置校准模块和双天线位置归一化矩阵模块。卫星质心确定模块在卫星本体质心的仿真位置基础上，根据卫星各个部组件实际重量及位置与仿真重量及位置的偏差，将各个部组件的实际重量及安装位置进行校正，并按照校正后的系数进行卫星质心的重新确认。+z天线地面位置校准与-z天线位置校准采用完成相同的设计，主要用于完成天线位置的校准功能：首先进行天线相位中心稳定度的校准，标记天线相位中心，再测量天线在卫星本体的实际位置，并按照天线本体坐标系进行计算。双天线位置归一化矩阵模块根据其他模块的结果计算两个天线与卫星质心的矢量差，并进行存储，用于后面的定位解算。

卫星姿轨控系统单元2用于计算并输出卫星的姿态信息，此部分由卫星的星敏、陀螺等系统组成，为现有技术，并将卫星本体姿态信息输送至归一化解算单元7。

+z天线导航星伪距解算单元3与-z天线导航星伪距解算单元5完全相同，主要用于导航星的伪距解算及存储，首先进行导航卫星的伪距解算，导航卫星包括gps/北斗/glonass/伽利略，并将解算后的结果按照通道进行存储。

+z天线导航星仰角解算单元4与-z天线导航星仰角解算单元6完全相同，主要用于完成导航卫星的仰角解算及存储，导航卫星包括gps/北斗/glonass/伽利略，首先根据导航星的星历信息进行导航星位置的确认，并根据卫星本体的位置(初步解算结果)确认导航星的仰角，并按照通道进行存储。

归一化解算单元7主要完成伪距的归一化工作，通过导航星伪距、导航星仰角、矢量差、卫星本体姿态信息进行伪距的归一化。主要是通过矢量差、卫星本体姿态信息计算接收信号时刻的两个天线与卫星质心的位置矢量差，再通过矢量计算公式计算得到归一化到卫星质心位置后的伪距。根据最小二乘解算方程，可以计算得到卫星更准确的位置信息。

以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，在本发明的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于双天线卫星的卫星定位系统，其特征在于：包括：

卫星天线位置矢量差计算单元，用于分别计算并存储+z天线、-z天线与卫星质心的位置矢量差；

卫星姿轨控系统单元，用于计算并输出卫星的姿态信息；

+z天线导航星伪距解算单元，用于+z天线接收到的各个导航星的伪距解算及存储；

+z天线导航星仰角解算单元，用于+z天线接收到的各个导航星的仰角解算及存储；

-z天线导航星伪距解算单元，用于-z天线接收到的各个导航星的伪距解算及存储；

-z天线导航星仰角解算单元，用于-z天线接收到的各个导航星的仰角解算及存储；

和归一化解算单元，用于完成卫星质心伪距的归一化计算；

所述归一化解算单元与所述卫星天线位置矢量差计算单元、卫星姿轨控系统单元、+z天线导航星伪距解算单元、+z天线导航星仰角解算单元、-z天线导航星伪距解算单元、-z天线导航星仰角解算单元连接。

2.如权利要求1所述的用于双天线卫星的卫星定位系统，其特征在于：+z天线导航星伪距解算单元与-z天线导航星伪距解算单元采用相同的结构，+z天线导航星仰角解算单元与-z天线导航星仰角解算单元采用相同的结构。

3.如权利要求1所述的用于双天线卫星的卫星定位系统，其特征在于：所述导航星包括gps、北斗、glonass和伽利略。

4.如权利要求1所述的用于双天线卫星的卫星定位系统，其特征在于：所述卫星天线位置矢量差计算单元包括卫星质心确定模块、+z天线地面位置校准模块、-z地面位置校准模块和双天线位置归一化矩阵模块，所述双天线位置归一化矩阵模块与所述卫星质心确定模块、+z天线地面位置校准模块、-z地面位置校准模块连接。

技术总结
本发明提供了一种用于双天线卫星的卫星定位系统，其特征在于：包括：卫星天线位置矢量差计算单元、卫星姿轨控系统单元、+Z天线导航星伪距解算单元、+Z天线导航星仰角解算单元和归一化解算单元等，所述归一化解算单元与所述卫星天线位置矢量差计算单元、卫星姿轨控系统单元、+Z天线导航星伪距解算单元、+Z天线导航星仰角解算单元、‑Z天线导航星伪距解算单元、‑Z天线导航星仰角解算单元连接。本发明能够分别利用天线与卫星质心间的矢量差，对导航星的伪距等进行校正，提高了双天线定位精度。

技术研发人员：李峰辉;韩俊博;李兴国;王鹏程;温凯;黄满义;刘永成;李一路;张小飞
受保护的技术使用者：天津云遥宇航科技有限公司
技术研发日：2020.09.14
技术公布日：2020.12.11