全球导航卫星系统接收机及其操作方法与流程

本发明涉及全球导航卫星系统，尤其涉及一种全球导航卫星系统接收机及其操作方法。

背景技术：

随着航天事业的发展，越来越多的航天器被发射上天，运行在不同的轨道上，发挥着重要的作用，为人类探索广阔未知空间提供了有力的支持。

当前，全球导航卫星系统(gnss，globalnavigationsatellitesystem)已经可以提供稳定的定位服务。全球导航系统广泛用于航空、航海、陆地运输的定位。

但是，通常全球导航卫星系统接收机的可靠性不足，在遇到故障不能自主恢复正常；或者，在全球导航卫星系统接收机自主恢复正常定位状态的过程中，定位信息必须中断，从而导致定位信息不连续。全球导航卫星系统接收机这些问题都会影响该过程中航天、航海或陆路运输任务的执行。

例如，通常会在航天器上安装全球导航卫星系统接收机，从而航天器可以接收全球导航卫星系统的导航信号并快速准确的定位在轨航天器的位置。太空环境的复杂恶劣，全球导航卫星系统的接收机在轨工作时经常会受到各种不利影响，比如空间粒子辐射导致电子器件的逻辑状态发生异常变化等，从而导致全球导航卫星系统的接收机无法正确解算导航信号和输出定位信息。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提高全球导航卫星系统接收机的可靠性和定位连续性，在发生异常时，能自动恢复全球导航卫星系统接收机定位状态，并保持定位信息不中断。

为解决上述技术问题，本发明提供一种全球导航卫星系统接收机，包括：至少两个定位器，所述至少两个定位器包括一主用定位器，一热备份定位器和/或一冷备份定位器，用于接收导航信号并输出定位信息；异常监控器，被配置为检测所述至少两个定位器工作状态，控制所述至少两个定位器的工作模式；和定位结果处理器，被配置为接收所述至少两个定位器的定位信息并输出定位结果。

进一步的，所述异常监控器被配置为：

在检测到所述主用定位器定位成功并且所述热备份定位器定位成功时，保持所述定位结果处理器选择所述主用定位器输出定位结果；

在检测到所述主用定位器定位失败并且所述热备份定位器定位成功时，切换所述定位结果处理器选择所述热备份定位器输出定位结果；

在检测到所述主用定位器恢复定位成功时，切换所述定位结果处理器选择所述主用定位器输出定位结果。

进一步的，所述异常监控器被配置为：

在检测到所述主用定位器定位失败时间超过预设值并且所述热备份定位器定位成功时，重启所述主用定位器，切换所述定位结果处理器选择所述热备份定位器输出定位结果；

在检测到所述主用定位器恢复定位成功时，切换所述定位结果处理器选择所述主用定位器输出定位结果。

进一步的，所述异常监控器被配置为：

在检测到所述热备份定位器定位失败，并且所述主用定位器定位成功时，保持所述定位结果处理器选择所述主用定位器输出定位结果；

在检测到所述热备份定位器定位失败时间超过预设值，并且所述主用定位器定位成功时，重启所述热备份定位器。

进一步的，所述异常监控器被配置为：

在检测到所述主用定位器和所述热备份定位器定位失败时间都超过预设值时，重启所述主用定位器和所述热备份定位器。

进一步的，所述异常监控器被配置为：

在重启所述主用定位器和所述热备份定位器后，检测到所述主用定位器和所述热备份定位器仍然都定位失败，则关闭所述主用定位器，切换所述热备份定位器为新的主用定位器，切换所述冷备份定位器为新热备份定位器，切换已关闭的所述主用定位器为新的冷备份定位器。

进一步，本发明提供一种用于全球导航卫星系统接收机的操作方法，所述全球导航卫星系统接收机包括异常监控器、定位结果处理器和至少两个定位器，所述至少两个定位器包括一个主用定位器，一个热备份定位器，其中，所述方法包括：

所述异常监控器在未检测到所述的任一定位器的故障时，保持所述定位结果处理器选择所述主用定位器输出定位结果；

所述异常监控器在检测到所述主用定位器定位失败并且所述热备份定位器定位成功时，切换所述定位结果处理器选择所述热备份定位器输出定位结果；

所述异常监控器在检测到所述主用定位器恢复定位成功时，切换所述定位结果处理器选择所述主用定位器输出定位结果。

进一步的，所述操作方法包括所述异常监控器被配置为：

在检测到所述主用定位器定位失败时间超过预设值并且热备份定位器定位成功时，重启所述主用定位器，切换所述定位结果处理器选择所述热备份定位器输出定位结果，

在检测到所述主用定位器恢复定位成功时，切换所述定位结果处理器选择所述主用定位器输出定位结果；

在检测到所述热备份定位器定位失败时间超过预设值并且所述主用定位器定位成功时，则重启所述热备份定位器。

进一步的，所述全球导航卫星系统接收机还包括一冷备份定位器，所述方法包括所述异常监控器被配置为：

在检测到所述主用定位器和所述热备份定位器定位失败时间都超过预设值时，则重启所述主用定位器和所述热备份定位器；

在重启所述主用定位器和所述热备份定位器后，检测到所述两个定位器都定位失败，则关闭所述主用定位器，切换所述热备份定位器为新的主用定位器，切换所述冷备份定位器为新热备份定位器，切换已关闭的所述主用定位器为新的冷备份定位器。

综上所述，支持冗余备份的全球导航卫星系统接收机通过增加热备份、冷备份和自动故障恢复机制大大增强了系统的可靠性，在主用定位器或热备份定位器之一发生故障时，接收机可以保持定位信号连续输出不发生中断，在主用定位器和热备份定位器都故障时，可以启用冷备份定位器进一步增强对抗恶劣环境的能力。

附图说明

图1为本发明的全球导航卫星系统接收机的一个实施例，使用三个定位器；

图2为图1所示实施例的一个工作状态，其中定位器a为主用定位器，定位器b为热备份定位器，定位器c为冷备份定位器；

图3为图1所示实施例的一个工作状态，其中定位器b为主用定位器，定位器c为热备份定位器，定位器a为冷备份定位器；

图4为图1所示实施例的一个工作状态，其中定位器c为主用定位器，定位器a为热备份定位器，定位器b为冷备份定位器；

图5为本发明的全球导航卫星系统接收机的一个实施例，使用两个定位器，定位器a为主用定位器，定位器b为热备份定位器；

图6为本发明的全球导航卫星系统接收机的一个实施例，使用两个定位器，定位器a为主用定位器，定位器b为冷备份定位器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

一个实施例如图1所示，本发明的全球导航卫星系统接收机包括：定位器a，定位器b，定位器c，用于接收导航信号并输出定位信息；异常监控器，被配置为检测所述定位器a、b、c的工作状态，控制所述定位器a、b、c的运行；和定位结果处理器，被配置为接收所述定位器a、b、c的定位信息并输出定位结果。

如图2所示，本发明的全球导航卫星系统接收机启动后，所述定位器a被配置为主用定位器，所述定位器b被配置为热备份定位器，所述定位器c被配置为冷备份定位器。

所述主用定位器和所述热备份定位器同时进行定位解算并输出定位信息给所述定位结果处理器。所述冷备份定位器被关闭，不输出定位信息。

在主用定位器故障时，热备份定位器依然在运行，保证定位信号不中断。在主用定位器和热备份定位器都故障时，冷备份定位器启动运行，从而进一步提高了全球导航卫星系统接收机的可靠性。

所述异常监控器被配置为检测和控制所述的主用定位器、热备份定位器和冷备份定位器。

按照如下三种情况分别描述热备份定位器对定位连续性和可靠性的保障方法。如图2所示，此时定位器a为主用定位器，定位器b为热备份定位器：

一、在所述主用定位器正常，所述热备份定位器正常时：

所述异常监控器检测到所述主用定位器定位成功时，所述热备份定位器定位成功，所述异常监控器保持所述定位结果处理器选择所述主用定位器输出定位结果；

二、在所述主用定位器异常，所述热备份定位器正常时：

所述异常监控器在检测到所述主用定位器定位失败并且所述热备份定位器定位成功时，切换所述定位结果处理器选择所述热备份定位器输出定位信息；

所述异常监控器在检测到所述主用定位器定位失败时间超过预设值并且所述热备份定位器定位成功时，重启所述主用定位器，切换所述定位结果处理器选择所述热备份定位器输出结果；

所述异常监控器在检测到所述主用定位器恢复定位成功时，切换所述定位结果处理器选择所述主用定位器输出定位结果。

三、在所述主用定位器正常，所述热备份定位器异常时：

所述异常监控器在检测到所述热备份定位器定位失败，并且所述主用定位器定位成功时，通知所述定位结果处理器保持选择所述主用定位器输出定位结果；

所述异常监控器在检测到所述热备份定位器定位失败时间超过预设值并且所述主用定位器定位成功时，重启所述热备份定位器。

按照如下两种情况分别描述冷备份定位器对可靠性的保障方法。

一、如图2所示，此时定位器a为主用定位器，定位器b为热备份定位器，定位器c为冷备份定位器。在所述主用定位器异常，所述热备份定位器异常时：

所述异常监控器在检测到所述主用定位器和所述热备份定位器定位失败时间都超过预设值时，重启所述主用定位器和所述热备份定位器。

所述异常监控器在重启所述主用定位器和所述热备份定位器后，检测到所述主用定位器和所述热备份定位器仍然都定位失败，则关闭所述主用定位器，切换所述热备份定位器为新的主用定位器，切换所述冷备份定位器为新热备份定位器，切换已关闭的所述主用定位器为新的冷备份定位器。如图3所示，此时，定位器a为冷备份定位器，定位器b为主用定位器，定位器c为热备份定位器。

二、如图3所示，此时定位器b为主用定位器，定位器c为热备份定位器，定位器a为冷备份定位器。在所述主用定位器异常，所述热备份定位器异常时：

所述异常监控器在检测到所述主用定位器和所述热备份定位器定位失败时间都超过预设值时，重启所述主用定位器和所述热备份定位器。

所述异常监控器在重启所述主用定位器和所述热备份定位器后，检测到所述主用定位器和所述热备份定位器仍然都定位失败，则关闭所述主用定位器，切换所述热备份定位器为新的主用定位器，切换所述冷备份定位器为新热备份定位器，切换已关闭的所述主用定位器为新的冷备份定位器。如图4所示，此时，定位器b为冷备份定位器，定位器c为主用定位器，定位器a为热备份定位器。

所述定位器a、b、c按照上述机制循环切换依次成为主用定位器、热备份定位器和冷备份定位器，直至定位成功。

一个实施例如图5所示，与图1所示实施例差别在于，本实施例使用两个定位器，定位器a和定位器b，定位器a被配置为主用定位器，定位器b被配置为热备份定位器，定位器a和b按照热备份定位器的同时运行和输出定位结果。通过热备份机制，即使一个定位器故障时，本发明的全球导航卫星系统接收机依然可以保持定位成功和定位连续，并可通过重启恢复故障定位器。

一个实施如图6所示，与图1所示实施例差别在于，本实施例使用两个定位器，定位器a和定位器b，定位器a被配置为主用定位器，定位器b被配置为冷备份定位器。定位器a正常运行时输出定位结果。在定位器a异常时，启动定位器b来代替定位器a。因此仅通过冷备份，也可以提高全球导航卫星系统接收机的可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。