【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于卫星导航，具体涉及一种双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法及系统。
技术介绍
1、低轨卫星由于其轨道高度低，在轨速度快，构型变化快的特性，通过星载北斗/gnss信号联合定轨，可以实现gnss卫星的长时间自主定轨，弥补地面测控网布站的局限性，是未来卫星技术发展的重要领域。然而，由于不同轨道混杂，高轨道与低轨道卫星间的信号易受中间卫星的遮挡导致失锁的情况发生。因此，如何准确迅速的发现信号失锁的情况，快速恢复星载北斗/gnss信号通信是一项重大挑战。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法及系统，利用双天线辅助星上定轨快速收敛方法，提供精确可靠的误差改正数，辅助星上定轨快速收敛。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法，包括布置于同一卫星上的第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线之间的距离为常数，所述方法包括以下步骤：
4、基于第一低轨星载距离观测方程，获得第一天线的第一整周模糊度；
5、基于所述第一低轨星载距离观测方程以及所述第一整周模糊度之间的预设关系，确定存在周跳时，所述第一天线受遮，获得信号失锁监测结果；
6、基于所述信号失锁监测结果，控制启动备用的第二天线；
7、基于受遮的所述第一天线与所述第二天线间模糊度关联函数模型，进行模糊度传递，使受遮的所述第一天线快速收敛，恢复卫星星间链
8、优选的，所述第一低轨星载距离观测方程为：
9、
10、式中，卫星i的参考相位；为卫星j的接收相位，为整周模糊度；为电离层误差；为其他原因产生的误差；为测量噪声。
11、优选的，所述第一整周模糊度表示为宽巷整周模糊度和窄巷整周模糊度的线性组合形式，其中，固定宽巷模糊度的方法为：
12、基于跟踪站网的gnss浮点模糊度数据，采用最小二乘估计方法，估计接收天线端宽巷未校准相位硬件延迟和卫星端宽巷未校准相位硬件延迟；
13、基于所述接收天线端宽巷未校准相位硬件延迟和所述卫星端宽巷未校准相位硬件延迟，通过mw组合，解算获得宽巷整周模糊度。
14、优选的，估计接收天线端宽巷未校准相位硬件延迟的方法包括：
15、对gps、glonass、北斗和galileo四个接收天线端宽巷未校准相位硬件延迟不同的系统，分别估计单独的接收天线端宽巷未校准相位硬件延迟，估计方法为：
16、基于非差模糊度固定技术，获得卫星精密轨道观测方程：
17、
18、式中，dnm表示模糊度的小数部分；rng、rnr、rnc和rne表示gps/glonass/bds/galileo四系统接收天线端未校准相位硬件延迟的系数矩阵；sn为卫星端未校准相位硬件延迟的系数矩阵；μg、μr、μc和μe分别为gps/glonass/bds/galileo四系统接收天线端未校准相位硬件延迟，μs对应不同卫星的卫星端未校准相位硬件延迟；
19、基于最小二乘估计法以及所述卫星精密轨道观测方程对接收天线端宽巷未校准相位硬件延迟进行估计时，对每颗卫星每个连续观测弧段的宽巷模糊度进行平滑，获得宽巷模糊度小数部分；
20、将预设时间内所有连续观测弧段的宽巷模糊度小数部分取平均值，并剔除不满足互差要求的连续观测弧段，获得预设测站的第预设个数卫星的宽巷模糊度小数部分，完成对接收天线端宽巷未校准相位硬件延迟的估计。
21、优选的，基于所述第一低轨星载距离观测方程以及所述第一整周模糊度之间的预设关系，确定存在周跳时，所述第一天线受遮，获得信号失锁监测结果的方法为：
22、令受遮的所述第一天线的伪距观测方程与载波相位观测方程相减，获得观测历元；
23、在观测历元间作差，当存在周跳时，构造周跳检测量，获得第一天线遮挡情况以及信号失锁监测结果。
24、优选的，还包括：基于受遮的第一天线解算出误差改正参数，并将所述误差改正参数通过卫星内部通道代入所述第二天线中，建立第二低轨星载距离观测方程。
25、优选的，所述误差改正参数的误差源包括与卫星有关的误差、与信号传播路径有关的误差以及与接收机和测站有关的误差；
26、所述与卫星有关的误差包括卫星轨道误差、卫星钟误差、卫星天线相位中心偏差及其变化、相对论效应、卫星端硬件延迟以及相位缠绕；
27、所述与信号传播路径有关的误差包括对流层延迟，电离层延迟误差以及多路径效应；
28、所述与接收机和测站有关的误差包括接收机钟差、接收机天线相位中心偏差及变化、固体潮沙、海洋潮沙、地球自转、接收机端硬件延迟以及测量噪声。
29、优选的，所述第一天线与第二天线间模糊度关联函数模型如下：
30、
31、式中，δ▽为双差算子，为卫星i、j间与第一第二天线间的双差载波相位观测量；为卫星天线相位中心和接收机天线相位中心之间的距离；表示模糊度；表示载波相位观测模型的残余误差；为卫星i、j间与第一第二天线间的双差伪距观测量；伪距观测模型的残余误差。
32、本专利技术还提供一种双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛系统，用于实现所述的方法，所述卫星设置有第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线之间的距离为常数，所述第一天线和所述第二天线用于辅助卫星定轨快速收敛，所述系统包括：
33、模糊度获取模块，用于基于第一低轨星载距离观测方程，获得第一天线的第一整周模糊度；
34、信号失锁监测模块，用于基于所述第一低轨星载距离观测方程以及所述第一整周模糊度之间的预设关系，确定存在周跳时，所述第一天线受遮，获得信号失锁监测结果；
35、第二天线启动模块，用于基于所述信号失锁监测结果，控制启动备用的第二天线；
36、链路恢复模块，用于基于受遮的所述第一天线与所述第二天线间模糊度关联函数模型，进行模糊度传递，使受遮的所述第一天线快速收敛，恢复卫星星间链路。
37、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
38、本专利技术在已有卫星导航精密单点经纬模型的基础上，结合周跳探测与修复技术，设计出可针对信号失锁的情况下快速恢复星载北斗/gnss信号的方法及系统。双天线辅助星上定轨快速收敛方法的设计过程主要包括两方面，一是信号失锁时的预警机制，二是失锁后的星载北斗/gnss信号修复。
39、为满足定轨定位服务的要求，本专利技术根据模糊度参数进行卫星定轨定位快速收敛，以具有良好的扩展性和灵活性。本专利技术能够充分利用leo卫星的轨道高度低、运行周期短、所受摄动影响大的特性，充分考虑到卫星不同轨道间遮挡的影响，并特别适用于未来轨道类型复杂的混合轨道星座结构。
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1.一种双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法，其特征在于，所述卫星设置有第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线之间的距离为常数，所述第一天线和所述第二天线用于辅助卫星定轨快速收敛，所述收敛方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法，其特征在于，所述第一低轨星载距离观测方程为：
3.根据权利要求1所述的双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法,其特征在于，所述第一整周模糊度表示为宽巷整周模糊度和窄巷整周模糊度的线性组合形式，其中，固定宽巷模糊度的方法为：
4.根据权利要求3所述的双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法,其特征在于，估计接收天线端宽巷未校准相位硬件延迟的方法包括：
5.根据权利要求1所述的双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法,其特征在于，基于所述第一低轨星载距离观测方程以及所述第一整周模糊度之间的预设关系，确定存在周跳时，所述第一天线受遮，获得信号失锁监测结果的方法为：
6.根据权利要求1所述的双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法,其特征在于，还包括：基于受遮的第一天线
7.根据权利要求6所述的双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法,其特征在于，
8.根据权利要求1所述的双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法,其特征在于，所述第一天线与第二天线间模糊度关联函数模型如下：
9.一种双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛系统，其特征在于，用于实现权利要求1-8任一项所述的方法，所述卫星设置有第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线之间的距离为常数，所述第一天线和所述第二天线用于辅助卫星定轨快速收敛，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法，其特征在于，所述卫星设置有第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线之间的距离为常数，所述第一天线和所述第二天线用于辅助卫星定轨快速收敛，所述收敛方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法，其特征在于，所述第一低轨星载距离观测方程为：
3.根据权利要求1所述的双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法,其特征在于，所述第一整周模糊度表示为宽巷整周模糊度和窄巷整周模糊度的线性组合形式，其中，固定宽巷模糊度的方法为：
4.根据权利要求3所述的双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法,其特征在于，估计接收天线端宽巷未校准相位硬件延迟的方法包括：
5.根据权利要求1所述的双天线循环辅助的卫星定轨快速收敛方法,其特征在于，基于所述第一低轨星载距离观测方程以及所述第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：李宗楠，刘文祥，肖伟，李蓬蓬，黄龙，倪少杰，陈飞强，吴政城，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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