星侦收的两路上行信号X(t)、y(t)的互模糊函数为：
公式（2) 其中0为积分时间； 对所述低轨卫星侦收的两路信号x(t)和y(t)W采样频率t进行离散化，令t=n0 ,， 则公式（2)的离散形式为：
公式（3) 其中N=日/日s，f=kfs/N，T=m日S，采样周期日s= 1/fS; 设IR(m，k)I的极值点为（i%k。)，则所述低轨卫星侦收的两路上行信号的时差估计值 为每=，频差的估计值为乃=/W。。
5. 根据权利要求4所述的卫星定位系统，其特征在于，所述星上信号处理单元，具体通 过下列公式计算得到所述待定位目标福射源的位置信息：
公式（4) 其中，*(/、/,分别为所述低轨卫Mi十算得到的时差、频差估计值，Ri、Vi分别为所述高 轨卫星的位置信息和速度，R2、V2分别为所述低轨卫星的位置信息和速度，R为地球半径，f。 为待定位目标福射源的信号发射频率，C为光速，r(x，y，z)为所述待定位目标福射源的位 置信息，V为所述待定位目标福射源的速度，V趋近于0 ; 根据所述时差、频差信息，形成一个等时差的双曲面和一个等频差的曲面，该等时差的 双曲面和等频差的曲面与地球面相交后得到两个点，根据对所述低轨卫星可覆盖区域的分 析去除两个点中的一个模糊点，从而得到待定位目标福射源的位置信息。
6. -种卫星定位方法，其特征在于，所述卫星定位方法包括： 侦收待定位目标福射源发射的上行信号，并对侦收的所述上行信号进行模拟转发； 侦收待定位目标福射源发射的上行信号W及侦收所述模拟转发的上行信号，对侦收的 两路上行信号进行处理，计算得到待定位目标福射源的位置信息，并将得到的待定位目标 福射源的位置信息下传。
7. 根据权利要求6所述的卫星定位方法，其特征在于，所述侦收待定位目标福射源发 射的上行信号，并对侦收的所述上行信号进行模拟转发包括： 利用对地天线侦收待定位目标福射源发射的上行信号； 利用模拟变频单元对所述上行信号进行频率变换； 利用功放单元将变频后的所述上行信号进行放大处理； 利用发射天线将侦收的所述上行信号模拟转发。
8. 根据权利要求7所述的卫星定位方法，其特征在于，所述侦收待定位目标福射源发 射的上行信号W及侦收所述模拟转发的上行信号，对侦收的两路上行信号进行处理，计算 得到待定位目标福射源的位置信息包括： 利用对天天线侦收所述模拟转发的上行信号并输出； 利用对地天线侦收待定位目标福射源发射的上行信号并输出； 利用合路单元接收所述对天天线和所述对地天线输出的上行信号，并对两路上行信号 进行合路，将合路后的信号输出； 利用星上信号处理单元接收所述合路单元输出的合路后的信号并对所述合路后的信 号进行时差和频差信息提取，根据所述时差和频差信息计算得到所述待定位目标福射源的 位置信息，并将所述待定位目标福射源的位置信息通过卫星数传链路下传。
9. 根据权利要求6所述的卫星定位方法，其特征在于，所述利用星上信号处理单元接 收所述合路单元输出的合路后的信号并对所述合路后的信号进行时差和频差信息提取包 括： 通过下列公式提取所述两路上行信号的时差和频差信息： 设所述低轨卫星侦收的两路上行信号分别为：
公式（1) 其中S(t)为待定位目标福射源发射的上行信号，T、fd、A分别是所述低轨卫星侦收的 两路上行信号x(t)、y(t)的时差、频差和相对幅度，n,(t)和ny(t)分别为所述低轨卫星侦 收的两路上行信号x(t)、y(t)附加的零均值高斯白噪声，且互相独立； 获取所述侦收的两路上行信号x(t)、y(t)的互模糊函数为：
公式（2) 其中0为积分时间； 对所述低轨卫星侦收的两路信号x(t)和y(t)W采样频率t进行离散化，令t=n0 ,， 则公式（2)的离散形式为：
公式（3) 其中N=日/日s，f=kfs/N，T=m日S，采样周期日s= 1/fS; 设IR(m，k)I的极值点为（mu，k。)，则得到所述低轨卫星侦收的两路上行信号的时差估 计值为电二，频差的估计值为？d= &〇/s/ 。
10. 根据权利要求9所述的卫星定位方法，其特征在于，所述根据所述时差和频差信息 计算得到所述待定位目标福射源的位置信息包括： 通过下列公式计算得到所述待定位目标福射源的位置信息：
其中，7d分别为所述低轨卫星计算得到的时差、频差估计值，Ri、Vi分别为所述高 轨卫星的位置信息和速度，R2、V2分别为所述低轨卫星的位置信息和速度，R为地球半径，f。 为待定位目标福射源的信号发射频率，C为光速，r(x，y，z)为所述待定位目标福射源的位 置信息，V为所述待定位目标福射源的速度，V趋近于0 ; 根据所述时差、频差信息，形成一个等时差的双曲面和一个等频差的曲面，该等时差的 双曲面和等频差的曲面与地球面相交后得到两个点，根据对所述低轨卫星可覆盖区域的分 析去除两个点中的一个模糊点，从而得到待定位目标福射源的位置信息。
【专利摘要】本发明公开了一种卫星定位系统和定位方法，卫星定位系统包括：高轨卫星和低轨卫星；高轨卫星，用于侦收待定位目标辐射源发射的上行信号，并对侦收的上行信号进行模拟转发；低轨卫星，用于侦收待定位目标辐射源发射的上行信号以及侦收高轨卫星模拟转发的上行信号；对侦收的两路上行信号进行处理，计算得到待定位目标辐射源的位置信息，并将得到的待定位目标辐射源的位置信息下传给地面站。本发明提供了一种基于双星时差和频差的定位技术，具体采用高轨卫星与低轨卫星协同定位，定位精度高、不需要精密的时间同步、星间链路设备，增强了系统的可靠性，并且在低轨卫星上可以直接实现对目标辐射源的定位。
【IPC分类】G01S19-42
【公开号】CN104849738
【申请号】CN201510210461
【发明人】顾黎明, 郭细平, 张小林, 吴献忠
【申请人】中国电子科技集团公司第三十六研究所
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月28日