一种置信度预报方法及系统技术方案

本发明专利技术属于高轨道卫星定轨技术领域，公开了一种置信度预报方法及系统，当本地状态更新单元获得初始位置和历书信息后，开始遍历计算本地位置和GPS、BD卫星位置关系；根据几何关系，将同侧卫星置信度降到最低。通过轨道积分单元计算30s后本地位置，判断接收机和卫星波束的相对运动方向是否合理，进一步筛选卫星；对筛选后的卫星，以30s为更新周期，遍历卫星是否处在主瓣旁瓣信号内部，对满足信号覆盖条件的信号进行信号强度估计和多普勒估计。本发明专利技术预测算法使用了历书和轨道积分的结合，在星载接收机无法解算时，可以使用轨道积分单元更新本地状态。本地状态。本地状态。

A confidence prediction method and system

【技术实现步骤摘要】
一种置信度预报方法及系统


[0001]本专利技术属于高轨道卫星定轨
，尤其涉及一种置信度预报方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，高轨道卫星定轨高度一般在两万公里以上，一般高度在20000KM到36000KM之间，因此对星载接收机伪距测量定轨，面临可见卫星数量少，卫星信号强度低等问题，在双系统下平均可见卫星数量在十个，最低的时候平均只有五个，同时由于高轨道环境下的信号强度偏低，对卫星信号捕获所需要的相干积分时间较长，在缺乏先验信息的情况下只能遍历搜索卫星，目前在轨环境下的GPS和BD卫星数量总共在八十颗左右，线性搜索这些卫星会占用大量的时间，因此接收机由捕获到跟踪、定位过程总体占用的时间是很长的，同时，在高轨道环境下，星载接收机只能接收来自地球对面的卫星信号，这些信号往往是旁瓣信号和少部分未被地球遮挡的信号，当星载接收机和导航卫星的几何位置处于地球同一侧时，会导致在未来相当一段时间内接收机无法利用这颗卫星，那对这颗卫星的捕获搜索将失去意义。如果在完成首次定位的条件下，接收机获得了本地位置，以此预知当前弧段或未来一段时间内可见的卫星，并计算出卫星的多普勒，则将会大大减小捕获模块的时长，减少再次定位所用的时间，因此提出了高轨道环境下轨道积分和历书结合的置信度预报方法，辅助定位解算。专利技术难点：高轨道环境下导航信号弱，信号持续时间不确定，在缺乏预报系统的情况下，捕获搜索时间过长，参与定位慢，接收机消耗资源大。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：高轨道导航卫星捕获消耗时间长，占用星上资源过多。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种置信度预报方法及系统。
[0005]本专利技术是这样实现的，一种置信度预报方法，所述置信度预报方法当本地状态更新单元获得初始位置和历书信息后，开始遍历计算本地位置和GPS、BD卫星位置关系；根据几何关系，将同侧卫星置信度降到最低；通过轨道积分单元计算30s后本地位置，判断接收机和卫星波束的相对运动方向是否合理，进一步筛选卫星；对筛选后的卫星，以30s为更新周期，遍历卫星是否处在主瓣旁瓣信号内部，对满足信号覆盖条件的信号进行信号强度估计和多普勒估计。
[0006]进一步，所述置信度预报方法具体包括：
[0007]建立高轨道环境下的轨道力学模型，通过数值积分获得对应时间接收机本地概略位置；
[0008]对本地状态进行更新，若星载接收机在固定历元满足定位条件，则使用最小二乘法解算本地位置速度，用于轨道预报更新；若预报历元不满足定位条件，则使用上一历元的本地位置对本历元的位置进行轨道积分，对本地状态更新；
[0009]然后遍历判断当前时刻和30s后接收机、卫星、地心的夹角，通过相对运动判断，若
接收机即将离开星上天线波束，则置信度为d，若刚进入波束覆盖范围或者在波束中间区域，则将卫星置信度提升到c级；对于置信度评价单元中达到c级以上的卫星，判断信号处于主瓣区域或者旁瓣区域；
[0010]使用傅里斯公式和经典多普勒公式，估计信号灵敏度和多普勒频移，将计算结果写入置信度表格中。
[0011]进一步包括：
[0012]将GPS/BD时间转换为力学时和儒略日；
[0013]完成ECEF坐标系与ECI坐标系之间的转换；
[0014]使用四阶龙格积分，兼顾轨道环境下的计算量，完成对本地位置和速度的数值积分；
[0015]通过加入J2摄动因素，求出摄动加速度，建立出卫星以轨道要素的摄动方程。
[0016]进一步包括：
[0017]通过星载GNSS接收机固定跟踪通道获得卫星历书信息；
[0018]若星载接收机在固定历元满足定位条件，则使用最小二乘法解算本地位置速度，用于轨道预报更新；
[0019]若预报历元不满足定位条件，则使用上一历元的本地位置对本历元的位置进行轨道积分。
[0020]进一步包括：
[0021]将所有的置信度等级分为abcde五个级别，a为最高，e为最低，预测完成后形成置信度评价表格，提供给接收机捕获模块使用；
[0022]当接收机、地心、导航卫星形成的夹角较小时，代表本地星载接收机会在较长时间内无法接收到卫星的信号，遍历所有卫星，若接收机、地心、卫星的夹角为锐角，则将卫星置信度将为最低e级别；
[0023]遍历判断当前时刻和30s后接收机、卫星、地心的夹角，若接收机将离开星上天线波束，则置信度为d，若刚进入波束覆盖范围或者在波束中间区域，则将卫星置信度提升到c级；
[0024]对置信度在c级以上的卫星遍历，若接收机位于主瓣信号，置信度提升到a，位于旁瓣信号则置信度提升到b，若接收机被地球遮挡或在主旁瓣信号中间，置信度保留在c级，每间隔30s重新对c级以上的卫星重新遍历。
[0025]进一步包括：
[0026]置信度达到c级以上的卫星，首先使用傅里斯公式估算接收到的信号强度，将计算结果写入置信度表格中；
[0027]使用多普勒公式，估计接收机和卫星之间的多普勒频移，将计算结果写入置信度表格中。
[0028]本专利技术的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述置信度预报方法的步骤。
[0029]本专利技术的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述置信度预报方法的步骤。
[0030]本专利技术的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述置信度预报方法。
[0031]本专利技术的另一目的在于提供一种实施所述置信度预报方法的置信度预报系统，所述置信度预报系统包括：
[0032]轨道积分单元，考虑J2摄动，建立高轨道环境下的轨道力学模型，通过数值积分获得对应历元接收机本地概略位置；
[0033]本地状态更新单元，用于接收卫星历书信息，更新本地位置信息；
[0034]置信度评价单元，用于评价当前卫星的置信度等级，排除接收机在较长时间内无法使用的卫星；
[0035]信号估计单元，用于计算预测对应历元导航接收机处理信号的灵敏度和多普勒频移；
[0036]所述轨道积分单元，包括：
[0037]时间系统转换单元，用于将GPS/BD时间转换为力学时和儒略日；
[0038]坐标系转换单元，用于完成ECEF坐标系与ECI坐标系之间的转换；
[0039]使用四阶龙格积分，兼顾轨道环境下的计算量，完成对本地位置和速度的数值积分；
[0040]卫星轨道摄动单元，通过加入J2摄动因素，求出摄动加速度，建立出卫星以轨道要素的摄动方程。
[0041]结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
[0042]第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种置信度预报方法，其特征在于，所述置信度预报方法当本地状态更新单元获得初始位置和历书信息后，开始遍历计算本地位置和GPS、BD卫星位置关系；根据几何关系，将同侧卫星置信度降到最低；通过轨道积分单元计算30s后本地位置，判断接收机和卫星波束的相对运动方向是否合理，进一步筛选卫星；对筛选后的卫星，以30s为更新周期，遍历卫星是否处在主瓣旁瓣信号内部，对满足信号覆盖条件的信号进行信号强度估计和多普勒估计。2.如权利要求1所述的置信度预报方法，其特征在于，所述置信度预报方法具体包括：建立高轨道环境下的轨道力学模型，通过数值积分获得对应时间接收机本地概略位置；对本地状态进行更新，若星载接收机在固定历元满足定位条件，则使用最小二乘法解算本地位置速度，用于轨道预报更新；若预报历元不满足定位条件，则使用上一历元的本地位置对本历元的位置进行轨道积分，对本地状态更新；然后遍历判断当前时刻和30s后接收机、卫星、地心的夹角，通过相对运动判断，若接收机即将离开星上天线波束，则置信度为d，若刚进入波束覆盖范围或者在波束中间区域，则将卫星置信度提升到c级；对于置信度评价单元中达到c级以上的卫星，判断信号处于主瓣区域或者旁瓣区域；使用傅里斯公式和经典多普勒公式，估计信号灵敏度和多普勒频移，将计算结果写入置信度表格中。3.如权利要求2所述的置信度预报方法，其特征在于，进一步包括：将GPS/BD时间转换为力学时和儒略日；完成ECEF坐标系与ECI坐标系之间的转换；使用四阶龙格积分，兼顾轨道环境下的计算量，完成对本地位置和速度的数值积分；通过加入J2摄动因素，求出摄动加速度，建立出卫星以轨道要素的摄动方程。4.如权利要求2所述的置信度预报方法，其特征在于，进一步包括：通过星载GNSS接收机固定跟踪通道获得卫星历书信息；若星载接收机在固定历元满足定位条件，则使用最小二乘法解算本地位置速度，用于轨道预报更新；若预报历元不满足定位条件，则使用上一历元的本地位置对本历元的位置进行轨道积分。5.如权利要求2所述的置信度预报方法，其特征在于，进一步包括：将所有的置信度等级分为abcde五个级别，a为最高，e为最低，预测完成后形成置信度评价表格，提供给接收机捕获模块使用；当接收机、地心、导航卫星形成的夹角较小时，代表本地星载接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华，宋迤达，许录平，周弘扬，杨波，王超，刘姝妍，闫紫航，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：