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全球定位系统

基于铱星突发信号的导航定位技术研究

崔志颖 岳富占 田润 张爽娜

崔志颖, 岳富占, 田润, 张爽娜. 基于铱星突发信号的导航定位技术研究[J]. 全球定位系统, 2021, 46(2): 77-85. doi: 10.12265/j.gnss.2020121503
引用本文: 崔志颖, 岳富占, 田润, 张爽娜. 基于铱星突发信号的导航定位技术研究[J]. 全球定位系统, 2021, 46(2): 77-85. doi: 10.12265/j.gnss.2020121503
CUI Zhiying, YUE Fuzhan, TIAN Run, ZHANG Shuangna. Research on positioning technology based on Iridium burst signal[J]. GNSS World of China, 2021, 46(2): 77-85. doi: 10.12265/j.gnss.2020121503
Citation: CUI Zhiying, YUE Fuzhan, TIAN Run, ZHANG Shuangna. Research on positioning technology based on Iridium burst signal[J]. GNSS World of China, 2021, 46(2): 77-85. doi: 10.12265/j.gnss.2020121503

基于铱星突发信号的导航定位技术研究

doi: 10.12265/j.gnss.2020121503
详细信息
    作者简介:

    崔志颖:(1996—),女,硕士,研究方向为低轨卫星导航与信号处理技术

    岳富占:(1978—),男,博士,研究员,研究方向为航空航天器科学与工程

    田润:(1989—),男,博士,研究方向为航空航天科学与工程

    张爽娜:(1982—),女,博士,研究员,研究方向为航空航天科学与工程

    通讯作者:

    崔志颖 E-mail:cuizhy@139.com

  • 中图分类号: P228.41

Research on positioning technology based on Iridium burst signal

  • 摘要: 全球导航卫星系统(GNSS)存在落地信号弱、易受干扰等问题,而低轨卫星系统因其较高的信号落地功率、较低的信号空间损耗以及较好的多普勒特性逐渐成为导航领域的研究热点. 铱星星座是目前唯一已实现全球覆盖的低轨卫星系统,其提供的授时与定位(STL)能力主要服务于美国军方,具体信号体制及接收处理技术均未公开发布. 通过对铱星STL突发信号体制开展深入研究及解析,提出利用STL突发信号实现非合作导航定位,并通过实收信号完成了定位解算算法验证,实收试验结果表明所提算法能够实现精度优于100 m的定位. 研究成果能够为我国低轨导航系统建设提供理论基础,有效推进下一代卫星导航系统持续发展.
  • 图  1  STL突发信号结构示意图

    图  2  STL定位授时精度

    图  3  多普勒等频锥面示意图

    图  4  两个多普勒等频锥面相交示意图

    图  5  伪距多普勒联合定位示意图

    图  6  载波多普勒频移最大值估算

    图  7  信号数据采集

    图  8  STL突发信号解析幅值图和相位图

    图  9  窄带滤波后的数据解析图

    图  10  混频后信号及I-Q数据

    图  11  基带数据及相位图

    图  12  铱星星座轨道分布示意图

    图  13  不同时刻可见卫星情况

    图  14  可见卫星情况及定位结果

    表  1  铱星单工通道频带分配表

    信道中心频率/MHz作用
    11626.020833保护信道
    21626.062500保护信道
    31626.104167第四消息信道
    41626.145833第三消息信道
    51626.187500保护信道
    61626.229167保护信道
    71626.270833振铃报警
    81626.312500保护信道
    91626.354167保护信道
    101626.395833第二消息信道
    111626.437500第一消息信道
    121626.479167保护信道
    下载: 导出CSV

    表  2  突发信号结构表

    结构字节/bit
    前导码和链路控制字102
    铱星无线电链路协议(包括24位帧校验序列)56
    铱星2层转播(I-L2R)8
    用户载荷248
    合计414
    下载: 导出CSV

    表  3  STL与GNSS性能对比

    特性GNSSSTL
    相对于UTC
    授时精度/ns
    20200
    定位精度/m320~50
    商业应用在用在用
    抗欺骗能力GNSS:仅限
    军用信号
    采用加密信号,需要信号认证,有较强的抗欺骗能力
    抗干扰能力微弱信号
    易受干扰
    落地功率较GNSS强30~40 dB,有强抗干扰性能
    覆盖范围全球在极地精度
    有所衰减
    全球覆盖极地区域
    室内无法实现室内定位能够提供室内定位服务
    嵌入式数据/通信通道低速,相同的天线卫通
    速率更高
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-15
  • 网络出版日期:  2021-04-28
  • 刊出日期:  2021-05-13

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