[发明专利]基于非合作导航卫星信号的无码多普勒定轨方法

摘要

本发明公开了基于非合作导航卫星信号的无码多普勒定轨方法，通过接收机的射频前端将导航卫星信号转换为数字中频信号，对中频信号进行消码处理后得到连续载波信号，并估计载波信号的初始频率；将该频率值作为锁相环路跟踪的初值，恢复载波并测量提取出各个导航星信号的多普勒频移；然后采用基于多普勒频移特征的匹配算法寻找出某频移对应的导航星；建立高精度测量模型，结合轨道动力学模型，采用卡尔曼滤波器估计出高精度轨道参数。本发明能在明码信号不可用的情况下，利用卫星导航系统发送的加密导航信号，实现高精度定轨。

主权项

基于非合作导航卫星信号的无码多普勒定轨方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对接收到的导航卫星信号经数字下变频后，采样得到数字中频信号，消除数字中频信号的保密调制码，根据消码后的信号计算得到载波频率的估计值；(2)将步骤(1)得到的载波频率的估计值作为载波跟踪环跟踪的初始频率，产生载波跟踪环的本振信号，将步骤(1)中消码后的信号作为载波跟踪环的输入信号，恢复出载波信号，并测量提取出各个导航卫星信号的多普勒频移；(3)计算各个导航卫星信号的先验值，结合步骤(2)得到的多普勒频移的实测值，建立含有接收机频差的多普勒频移实测值和先验值的识别匹配算法，完成导航星的识别与匹配；具体步骤如下：(a)根据步骤(2)恢复出的载波信号，由用户卫星的初始轨道和周期上注的导航卫星星历计算出各导航卫星信号的多普勒频移先验值；(b)将步骤(2)得到的多普勒频移实测值和步骤(a)得到的多普勒频移先验值分别按照高低顺序排列成两组数据样本，引入待求解的整体平移量，该整体平移量用于将多普勒频移先验值作整体平移；(c)对各导航卫星信号的多普勒频移实测值与平移后的多普勒频移先验值的频差绝对值求和得到匹配指标；(d)求解在匹配指标取最小值时的整体平移量，将多普勒频移先验值作整体平移，实现多普勒频移实测值与多普勒频移先验值的匹配，实现导航星识别；(4)利用统计定轨算法实现轨道测量，利用轨道动力学方程建立状态方程，利用载波相位测量值建立相位差测量方程，再利用卡尔曼滤波器估计用户卫星的轨道参数。