[发明专利]基于星间测距增强的卫星编队GPS相对导航系统和方法

摘要

基于星间测距增强的卫星编队GPS相对导航系统和方法，涉及卫星编队相对导航技术领域。系统由GPS接收机模块、星间测距模块、相对导航模块组成；星间测距模块由两个RF传感器组成，使用复合伪码结合双频双程转发测距体制获取星间测距伪码和载波相位观测量；相对导航模块由定轨模块、星间测距解算模块、组合导航模块组成，通过使用GPS接收机模块和星间测距模块获取的观测数据以扩展卡尔曼滤波方法解算出星间相对距离、速度数据。本发明适用于星间距离在0～30Km的星间编队，相对于单纯基于差分GPS的相对导航系统，实时相对导航精度优于1mm；系统在GPS信号中断时仍可连续输出满足要求的相对位置、速度数据；系统初始化时间由GPS差分相对导航系统的几十个历元降低到单点。

主权项

一种基于星间测距增强的卫星编队GPS相对导航系统，由星间测距模块、GPS接收机模块以及相对导航模块组成；星间测距模块兼具星间通信和测距功能，由主星RF传感器和从星RF传感器组成，接收和发送测距信号；GPS接收机模块由主星GPS接收机和从星GPS接收机组成，主星GPS接收机和从星GPS接收机工作于L1和L2频点，接收GPS导航卫星信号，获取观测数据、导航电文数据；相对导航模块由实时定轨模块、星间测距解算模块以及组合导航模块组成，所述的实时定轨模块，用于接收主星GPS接收机传送的GPS观测数据、导航电文数据，并使用扩展卡尔曼滤波方法实时解算出主星位置、速度数据并提供给组合导航模块；所述的星间测距解算模块，使用星间测距模块获取的星间测距伪码和载波相位观测数据通过卡尔曼滤波方法解算出星间相对距离数据，并传送给组合导航模块；所述的组合导航模块，根据实时定轨模块、星间测距解算模块分别提供的主星位置、速度数据和星间相对距离数据，通过扩展卡尔曼滤波方法实时解算出星间相对距离、速度数据。