本發(fā)明涉及計算機
技術領域：
，尤其涉及輔助增強導航方法及設備。
背景技術：
：全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS)，特別是包括美國全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem,GPS)，俄羅斯全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigationSatelliteSystem,GLONASS)，歐洲伽利略系統(tǒng)(Galileo)和中國北斗(Compass,BDS)在內的四大核心導航系統(tǒng)，是各類無線電定位技術的基礎。GNSS可為用戶提供全球范圍內全天候的導航定位服務，其應用前景十分廣闊。然而，隨著其導航定位技術的進步和應用領域的擴展，一些特殊場合對其定位精度、抗干擾遮擋能力、響應速度、靈敏度等方面提出了更高標準的使用需求，如城市、室內、森林、礦區(qū)等等各種復雜環(huán)境中，傳統(tǒng)GPS/BDS導航信號會受到嚴重的干擾和遮擋，甚至可能導致不可用的情況。技術實現(xiàn)要素：基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種輔助增強導航方法及設備，來提高特殊場合的定位精度。一種輔助增強導航方法，包括以下步驟：接收GNSS衛(wèi)星信號，并依據(jù)所述GNSS衛(wèi)星信號對自身進行定位，得到低軌衛(wèi)星自身的原始PVT數(shù)據(jù)；其中，所述GNSS衛(wèi)星信號包括GNSS衛(wèi)星導航電文，所述原始PVT數(shù)據(jù)包括原始位置、原始速度和原始時間；采用軌道精密化算法對所述原始PVT數(shù)據(jù)進行精密化，以獲得精密化PVT數(shù)據(jù)；對所述精密化PVT數(shù)據(jù)和所述GNSS衛(wèi)星導航電文進行處理，以生成導航輔助增強電文信號；廣播包含所述導航輔助增強電文信號的低軌衛(wèi)星信號，用于地面終端的導航。在其中一個實施例中，所述采用軌道精密化算法對所述原始PVT數(shù)據(jù)進行精密化，以獲得精密化PVT數(shù)據(jù)的步驟具體包括：預設初始化歷元數(shù)，并將當前歷元數(shù)與所述初始化歷元數(shù)比較；若所述當前歷元數(shù)小于初始化歷元數(shù)，則不對當前歷元的PVT數(shù)據(jù)進行精密化處理；若所述當前歷元數(shù)大于初始化歷元數(shù)，則根據(jù)所述初始化歷元數(shù)對應的原始低軌衛(wèi)星狀態(tài)觀測值，與按照給定星歷模型確定的低軌衛(wèi)星軌道對應的過去所述初始化歷元數(shù)對應的低軌衛(wèi)星狀態(tài)的估計值，建立線性化方程；采用最小二乘迭代法求解該線性化方程，重復迭代過程直到滿足迭代收斂條件。在其中一個實施例中，所述采用最小二乘迭代法求解該線性化方程的過程，重復迭代過程直到滿足迭代收斂條件的步驟具體包括：求迭代初始值；根據(jù)星歷參數(shù)計算各歷元低軌衛(wèi)星狀態(tài)估計值；計算所述各歷元低軌衛(wèi)星狀態(tài)估計值對各星歷參數(shù)的偏導數(shù)；采用最小二乘法計算所述各星歷參數(shù)修正值并對各星歷參數(shù)進行修正；驗證是否滿足迭代收斂條件，如不滿足則返回根據(jù)星歷參數(shù)計算各歷元低軌衛(wèi)星狀態(tài)估計值的步驟，如滿足則輸出本次迭代過程的精密化結果。在其中一個實施例中，所述導航輔助增強電文信號包括當前電文對應的精確參考時間、精密化后的低軌衛(wèi)星三軸位置和精密化后的低軌衛(wèi)星三軸速度。一種輔助增強導航方法，包括以下步驟：接收低軌衛(wèi)星廣播的包含導航輔助增強電文信號的低軌衛(wèi)星信號，所述低軌衛(wèi)星信號還包括低軌衛(wèi)星載波相位、低軌衛(wèi)星測距碼、低軌導航電文；其中，所述導航輔助增強電文信號由所述低軌衛(wèi)星通過采用軌道精密化算法對原始PVT數(shù)據(jù)進行精密化，以獲得精密化PVT數(shù)據(jù)；對所述精密化PVT數(shù)據(jù)和GNSS衛(wèi)星導航電文進行處理生成，所述導航輔助增強電文信號包括當前電文對應的精確參考時間、精密化后的低軌衛(wèi)星三軸位置和精密化后的低軌衛(wèi)星三軸速度；根據(jù)所述低軌衛(wèi)星載波相位、低軌衛(wèi)星測距碼和低軌導航電文和所述導航輔助增強電文信號，完成終端粗略初始位置的確定；根據(jù)所述終端粗略初始位置和從所述低軌衛(wèi)星接收到的GNSS衛(wèi)星信息，計算各顆GNSS衛(wèi)星信號的頻率和碼相位捕獲范圍信息，完成導航定位。在其中一個實施例中，所述根據(jù)所述低軌衛(wèi)星載波相位、低軌衛(wèi)星測距碼和低軌導航電文和所述導航輔助增強電文信號，完成終端粗略初始位置的確定的步驟具體包括：記錄過去Nd(Nd≥4)個歷元的低軌衛(wèi)星信號多普勒頻率計數(shù)值并轉換成低軌道衛(wèi)星到用戶距離的變化率信息；對每個歷元的所述變化率列出方程并進行泰勒展開，完成線性化并獲得線性化方程；將各歷元的線性化方程合成方程組；以及采用最小二乘法求解所述方程組，得到所述終端粗略初始位置。在其中一個實施例中，所述根據(jù)所述終端粗略初始位置和從所述低軌衛(wèi)星接收到的GNSS衛(wèi)星信息，計算各顆GNSS衛(wèi)星信號的頻率和碼相位捕獲范圍信息，完成導航定位的步驟具體包括：根據(jù)導航輔助增強電文中的各顆GNSS衛(wèi)星電文推出當前歷元各顆GNSS衛(wèi)星的位置、速度；根據(jù)所述終端粗略初始位置以及各GNSS衛(wèi)星位置、速度估算各GNSS衛(wèi)星信號的多普勒頻移，縮小捕獲GNSS衛(wèi)星時所需搜索的頻率范圍；根據(jù)導航輔助增強電文中的精確時間信息、自身粗略初始位置速度以及各顆GNSS衛(wèi)星位置速度估算各GNSS衛(wèi)星信號的碼相位，縮小捕獲GNSS衛(wèi)星時所需搜索的碼相位范圍；以及采用上述縮小后的頻率和碼相位搜索范圍進行各GNSS衛(wèi)星信號的捕獲，并完成各GNSS衛(wèi)星信號的跟蹤和終端精確位置的解。一種輔助增強導航設備，其特征在于，包括如下單元：信號接收及初始位置估算模塊，用于接收GNSS衛(wèi)星信號，并依據(jù)所述GNSS衛(wèi)星信號對自身進行定位，得到低軌衛(wèi)星自身的原始PVT數(shù)據(jù)；其中，所述GNSS衛(wèi)星信號包括GNSS衛(wèi)星導航電文，所述原始PVT數(shù)據(jù)包括原始位置、原始速度和原始時間；精密化模塊，用于采用軌道精密化算法對所述原始PVT數(shù)據(jù)進行精密化，以獲得精密化PVT數(shù)據(jù)；導航輔助增強電文信號生成模塊，用于對所述精密化PVT數(shù)據(jù)和所述GNSS衛(wèi)星導航電文進行處理，以生成導航輔助增強電文信號；廣播模塊，用于廣播包含所述導航輔助增強電文信號的低軌衛(wèi)星信號，用于地面終端的導航。在其中一個實施例中，所述精密化模塊用于：預設初始化歷元數(shù)，并將當前歷元數(shù)與所述初始化歷元數(shù)比較；若所述當前歷元數(shù)小于初始化歷元數(shù)，則不對當前歷元的PVT數(shù)據(jù)進行精密化處理；若所述當前歷元數(shù)大于初始化歷元數(shù)，則根據(jù)所述初始化歷元數(shù)對應的原始低軌衛(wèi)星狀態(tài)觀測值與按照給定星歷模型確定的低軌衛(wèi)星軌道對應的過去所述初始化歷元數(shù)對應的低軌衛(wèi)星狀態(tài)的估計值建立線性化方程；采用最小二乘迭代法求解該線性化方程，重復迭代過程直到滿足迭代收斂條件。在其中一個實施例中，所述精密化模塊用于：求迭代初始值；根據(jù)星歷參數(shù)計算各歷元低軌衛(wèi)星狀態(tài)估計值；計算所述各歷元低軌衛(wèi)星狀態(tài)估計值對各星歷參數(shù)的偏導數(shù)；采用最小二乘法計算所述各星歷參數(shù)修正值并對各星歷參數(shù)進行修正；驗證是否滿足迭代收斂條件，如不滿足則返回根據(jù)星歷參數(shù)計算各歷元低軌衛(wèi)星狀態(tài)估計值的步驟，如滿足則輸出本次迭代過程的精密化結果。一種輔助增強導航設備，其特征在于，包括如下單元：接收模塊，用于接收低軌衛(wèi)星廣播的包含導航輔助增強電文信號的低軌衛(wèi)星信號，所述低軌衛(wèi)星信號還包括低軌衛(wèi)星載波相位、低軌衛(wèi)星測距碼、低軌導航電文；其中，所述導航輔助增強電文信號由所述低軌衛(wèi)星通過采用軌道精密化算法對原始PVT數(shù)據(jù)進行精密化，以獲得精密化PVT數(shù)據(jù)；對所述精密化PVT數(shù)據(jù)和GNSS衛(wèi)星導航電文進行處理生成，所述導航輔助增強電文信號包括當前電文對應的精確參考時間、精密化后的低軌衛(wèi)星三軸位置和精密化后的低軌衛(wèi)星三軸速度；初始位置確定模塊，根據(jù)所述低軌衛(wèi)星載波相位、低軌衛(wèi)星測距碼和低軌導航電文和所述導航輔助增強電文信號，完成終端粗略初始位置的確定；GNSS捕獲跟蹤和定位解算模塊，用于根據(jù)所述終端粗略初始位置和從所述低軌衛(wèi)星接收到的GNSS衛(wèi)星信息，計算各顆GNSS衛(wèi)星信號的頻率和碼相位捕獲范圍信息，完成導航定位。在其中一個實施例中，所述初始位置確定模塊用于：記錄過去Nd(Nd≥4)個歷元的低軌衛(wèi)星信號多普勒頻率計數(shù)值并轉換成低軌道衛(wèi)星到用戶距離的變化率信息；對每個歷元的所述變化率列出方程并進行泰勒展開，完成線性化并獲得線性化方程；將各歷元的線性化方程合成方程組；采用最小二乘法求解所述方程組，得到所述終端粗略初始位置。在其中一個實施例中，所述GNSS捕獲跟蹤和定位解算模塊用于：根據(jù)導航輔助增強電文中的各顆GNSS衛(wèi)星電文推出當前歷元各顆GNSS衛(wèi)星的位置、速度；根據(jù)所述終端粗略初始位置以及各GNSS衛(wèi)星位置、速度估算各GNSS衛(wèi)星信號的多普勒頻移，縮小捕獲GNSS衛(wèi)星時所需搜索的頻率范圍；根據(jù)導航輔助增強電文中的精確時間信息、自身粗略初始位置速度以及各顆GNSS衛(wèi)星位置速度估算各GNSS衛(wèi)星信號的碼相位，縮小捕獲GNSS衛(wèi)星時所需搜索的碼相位范圍；采用上述縮小后的頻率和碼相位搜索范圍進行各GNSS衛(wèi)星信號的捕獲，并完成各GNSS衛(wèi)星信號的跟蹤和終端精確位置的解。本發(fā)明提出的低軌衛(wèi)星導航輔助方法與系統(tǒng)，其優(yōu)勢在于：由于低軌衛(wèi)星距離地面較GNSS衛(wèi)星更近，信號強度大，抗干擾和遮擋能力強，并且不依賴于傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡；當GNSS系統(tǒng)受到干擾和遮擋時通過低軌衛(wèi)星提供輔助增強信息，可提高接收機靈敏度；同時低軌衛(wèi)星仰角變化快，因此在極端情況下，GNSS系統(tǒng)不可用時，可以采用多普勒方式對用戶進行定位，從而保證了用戶導航定位的實現(xiàn)。附圖說明圖1本發(fā)明的低軌衛(wèi)星導航輔助增強系統(tǒng)基本組成框圖；圖2本發(fā)明一個實施例提供的輔助增強導航方法流程圖；圖3為輔助增強電文格式定義；圖4為本發(fā)明另外實施例提供的輔助增強導航方法的流程圖；圖5為本發(fā)明一個實施例中輔助增強導航信號發(fā)射設備的結構框圖；圖6為本發(fā)明一個實施例中輔助增強導航終端接收設備的結構框圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，參照附圖。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。圖1是本發(fā)明的低軌衛(wèi)星導航輔助增強系統(tǒng)基本組成框圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的低軌衛(wèi)星導航輔助增強系統(tǒng)包括GNSS衛(wèi)星、低軌衛(wèi)星和用戶終端。低軌衛(wèi)星用于接收GNSS衛(wèi)星廣播信號，經(jīng)過計算處理生成導航輔助增強電文信號并向地面用戶終端廣播。當用戶受到遮擋無法直接獲取該GNSS衛(wèi)星的全部信號進行定位時，則可利用該低軌衛(wèi)星發(fā)射的導航輔助增強電文信號完成對該GNSS衛(wèi)星信號的捕獲，并完成定位過程。請參見圖2，本發(fā)明一個實施例提供一種輔助增強導航方法，主要應用于圖1中的低軌衛(wèi)星導航輔助增強系統(tǒng)，該方法具體包括以下步驟：B100、接收GNSS衛(wèi)星信號，并依據(jù)所述GNSS衛(wèi)星信號對自身進行定位，得到低軌衛(wèi)星自身的原始PVT(Position,VelocityandTime,PVT)數(shù)據(jù)；其中，所述GNSS衛(wèi)星信號包括GNSS衛(wèi)星導航電文，所述原始PVT數(shù)據(jù)包括原始位置、原始速度和原始時間；B200、采用軌道精密化算法對所述原始PVT數(shù)據(jù)進行精密化，以獲得精密化PVT數(shù)據(jù)；B300、對所述精密化PVT數(shù)據(jù)和所述GNSS衛(wèi)星導航電文進行處理，以生成導航輔助增強電文信號；以及B400、廣播包含所述導航輔助增強電文信號的低軌衛(wèi)星信號，用于地面終端的導航。步驟B100中，所述GNSS衛(wèi)星信號包括GNSS衛(wèi)星載波信號、GNSS衛(wèi)星測距碼和GNSS衛(wèi)星數(shù)據(jù)碼。其中數(shù)據(jù)碼又稱為導航電文，包括衛(wèi)星星歷、鐘差、電離層延遲改正參數(shù)、歷書數(shù)據(jù)或時間同步參數(shù)中的一種或多種。所述低軌衛(wèi)星對自身進行定位的方法不限制，可以采用迭代最小二乘法或卡爾曼濾波法。將時間以“歷元”為單位進行分割，定義當前歷元數(shù)為k，則所述原始PVT數(shù)據(jù)包括地心地固坐標系下的原始三軸位置坐標以及原始三軸速度步驟B200中，采用軌道精密算法對所述原始PVT數(shù)據(jù)進行精密化的步驟包括以下步驟：B210、預設初始化歷元數(shù)，并將當前歷元數(shù)與所述初始化歷元數(shù)比較。步驟B210中，先定義Ni為預設的初始化歷元數(shù)，為精密化后的三軸位置，為精密化后的三軸速度，為原始低軌衛(wèi)星狀態(tài)，為精密化后的低軌衛(wèi)星狀態(tài)。B220、若所述當前歷元數(shù)小于初始化歷元數(shù)，則不對當前歷元的PVT數(shù)據(jù)進行精密化處理。步驟B220中，當前歷元數(shù)小于給定的初始化歷元數(shù)(即k<Ni)時，當前歷元精密化后的PVT數(shù)據(jù)與精密化前的PVT數(shù)據(jù)相同(即即當已經(jīng)歷的歷元數(shù)未達到給定的初始化歷元數(shù)時，不對當前歷元的PVT數(shù)據(jù)進行精密化處理；B230、若所述當前歷元數(shù)大于初始化歷元數(shù)，則根據(jù)所述初始化歷元數(shù)對應的原始低軌衛(wèi)星狀態(tài)觀測值與按照給定星歷模型確定的低軌衛(wèi)星軌道對應的過去所述初始化歷元數(shù)對應的低軌衛(wèi)星狀態(tài)的估計值建立線性化方程。若所述當前歷元數(shù)大于初始化歷元數(shù)，所述當前歷元精密化后的三軸位置速度數(shù)據(jù)需滿足如下約束方程：其中為過去Ni個歷元的原始低軌衛(wèi)星狀態(tài)觀測值，而表示按照給定星歷模型確定的低軌衛(wèi)星軌道對應的過去Ni個歷元的低軌衛(wèi)星狀態(tài)的估計值，將開普勒六根數(shù)作為該星歷模型時，根據(jù)泰勒展開原理，和X滿足如下線性化方程：B240、采用最小二乘迭代法求解該線性化方程，重復迭代過程直到滿足迭代收斂條件。該步驟中，進行精密化的過程相當于采用最小二乘迭代法求解該線性化方程的過程，重復迭代過程直到滿足迭代收斂條件。在一個實施例中，所述步驟B240具體包括以下步驟：B241、求迭代初始值；B242、根據(jù)星歷參數(shù)計算各歷元低軌衛(wèi)星狀態(tài)估計值；B243、計算所述各歷元低軌衛(wèi)星狀態(tài)估計值對各星歷參數(shù)的偏導數(shù)；B244、采用最小二乘法計算所述各星歷參數(shù)修正值并對各星歷參數(shù)進行修正；以及B245、驗證是否滿足迭代收斂條件，如果不滿足則返回步驟B232，如果滿足則輸出本次迭代過程的精密化結果。步驟B241中，按如下公式求解迭代初始值：定義為低軌衛(wèi)星到地心的距離，則由能量方程計算軌道半長軸a：其中GM＝3.986005×1014m3/s2為萬有引力常數(shù)與地球質量乘積。定義為軌道平面法向量，則由角動量公式計算軌道偏心率e：定義軌道平面單位法向量計算軌道傾角i0：i0＝arccos(Nz)構造單位向量計算當前歷元升交點赤經(jīng)Ω'0：并求周內時為0時的升交點赤經(jīng)Ω0：Ω0＝Ω'0+ωe·tk其中ωe＝7.292115e-5rad/s為地球自轉角速度，tk為當前第k歷元對應的周內時。由軌道極坐標方程求真近點角v，導出偏近點角E，進而得到平近點角M0：M0＝E-esinE最后由升交點角距u導出近地點角距ω：ω＝u-v至此完成了開普勒六根數(shù)[aeiΩkMkω]的求解。步驟B242中，按如下公式根據(jù)星歷參數(shù)計算各歷元低軌衛(wèi)星狀態(tài)估計值：對第i(k-Ni+1<i<k)歷元，定義Δti＝ti-tk，為平均角速度，則第i歷元平近點角為：Mi＝Mk+n·Δti。由于平近點角與偏近點角存在迭代關系，故可按以下兩式迭代求解第i歷元偏近點角Ei：從而可求第i歷元真近點角及升交點角距：ui＝vi+ω在軌道平面內建立極坐標系，極徑長度為：ri＝a(1-ecosEi)軌道平面內衛(wèi)星坐標為：第i歷元升交點赤經(jīng)：Ωi＝Ωk-ωe·ti最終可求得ECEF坐標系下低軌衛(wèi)星三軸位置：對于低軌衛(wèi)星三軸速度，有：首先求平近點角導數(shù)：則有：最終可計算衛(wèi)星三軸速度：令歷元數(shù)i取值從k-Ni+1到k，即可求解各過去歷元的衛(wèi)星狀態(tài)估計值。步驟B243中，按如下公式計算各歷元衛(wèi)星狀態(tài)估計值對各星歷參數(shù)的偏導數(shù)：步驟B245中，計算殘差向量，判斷是否滿足迭代收斂條件，若滿足，則最后一次迭代過程中第k歷元的低軌衛(wèi)星狀態(tài)估計值即為精密化結果若否則返回步驟222)，進行下一次迭代過程。所述迭代收斂條件為：|σ-σlast|/σlast<ε其中σ表示殘差向量模值σlast表示上次迭代過程的σ值，ε是預先設定的大于0的小量。所述步驟B300中，所述導航輔助增強電文信號包括：當前電文對應的精確參考時間(精確到<μs級)，精密化后的低軌衛(wèi)星三軸位置(精確到m級)和三軸速度(精確到cm/s級)。所述導航輔助增強電文按幀傳送，每幀共10個字，每個字30bit，即每個幀共30bit。其中每個字分為兩個子字，每個子字15bit，是11bit有效數(shù)據(jù)采用BCH[15,11,1]編碼方法進行編碼后形成的15bit數(shù)據(jù)。字0包括如下內容：11bit幀同步頭，9bit奇偶校驗位，1bit幀ID，6bit衛(wèi)星PRN號，以及GPS周的前3bit；字1包括如下內容：GPS周的后10bit，GPS周內秒的前12bit；字2包括如下內容：GPS周內秒的后8bit，衛(wèi)星位置X軸坐標的前14bit；字3包括如下內容：衛(wèi)星位置X軸坐標的后18bit，衛(wèi)星位置Y軸坐標的前4bit；字4包括如下內容：衛(wèi)星位置Y軸坐標的第27至6bit；字5包括如下內容：衛(wèi)星位置Y軸坐標的后6bit，衛(wèi)星位置Z軸坐標的前16bit；字6包括如下內容：衛(wèi)星位置Z軸坐標的后16bit，衛(wèi)星X軸方向速度的前6bit；字7包括如下內容：衛(wèi)星X軸方向速度的后18bit，衛(wèi)星Y軸方向速度的前4bit；字8包括如下內容：衛(wèi)星Y軸方向速度的后20bit，衛(wèi)星Z軸方向速度的前2bit；字9包括如下內容：衛(wèi)星Z軸方向速度的后22bit。若播發(fā)GNSS衛(wèi)星位置速度信息進行輔助，所述輔助增強電文格式定義如圖5所示。上述數(shù)據(jù)中，先接收到的為高位，每幀數(shù)據(jù)共300bits。其中，Parity每一位對應當前Frame的W1～W9每個字的偶校驗；Preamble為“11100010010”；ID表示當前幀內容的類別，當ID為0時表示當前幀播發(fā)的是低軌衛(wèi)星狀態(tài)信息，當ID為1時表示當前幀播發(fā)的是GNSS衛(wèi)星數(shù)據(jù)；PRN為低軌衛(wèi)星或GNSS衛(wèi)星編號；WN是GPS周計數(shù)的高3位；WordW1～W9采用BCH[15，11，1]編碼，每一個Word包含2個碼字。每一個碼字的高11位為有效數(shù)據(jù)，低4位為BCH校驗值。W1～W9的數(shù)據(jù)連續(xù)起來構成如下組合：其中WN部分為GPS周計數(shù)的低10位，SoW為GPS周內時間(精確到<μs)，POSX、POSY、POSZ為低軌衛(wèi)星或GNSS衛(wèi)星三軸位置，VELX、VELY、VELZ為低軌衛(wèi)星或GNSS衛(wèi)星三軸速度，每個參數(shù)下面的數(shù)字表示該參數(shù)所用比特數(shù)。W1～W9的有效數(shù)據(jù)內容具體分布如表1所示：表1碼字有效數(shù)據(jù)分布WxSubWord1dataSubWord0dataW1WN[9:0],SoW[19]SoW[18:8]W2{SoW[7:0],POSX[31:29]}POSX[28:18]W3POSX[17:7]{POSX[6:0],POSY[31:28]}W4POSY[27:17]POSY[16:6]W5{POSY[5:0],POSZ[31:27]}POSZ[26:16]W6POSZ[15:5]{POSZ[4:0],VELX[23:18]}W7VELX[17:7]{VELYX[6:0],VELY[23:20]}W8VELY[19:9]{VELY[8:0],VELZ[23:22]}W9VELZ[21:11]VELZ[10:0]當發(fā)射數(shù)據(jù)率為50bps時，30s可發(fā)送5幀電文，每幀電文可發(fā)送一顆衛(wèi)星的狀態(tài)信息。因此除去低軌衛(wèi)星本身，還可發(fā)送4顆GNSS衛(wèi)星的狀態(tài)信息。若發(fā)射數(shù)據(jù)率為100bps，則30s可發(fā)送10幀電文，因而最多可發(fā)送9顆GNSS衛(wèi)星的狀態(tài)信息作為輔助。當可見GNSS衛(wèi)星數(shù)超過最大可播發(fā)的數(shù)量時，低軌衛(wèi)星優(yōu)先選取仰角較高的進行發(fā)送。本發(fā)明所述低軌衛(wèi)星輔助增強方法主要應用于不存在地面移動通信網(wǎng)絡的叢林等環(huán)境，此時仰角較高的GNSS衛(wèi)星信號質量更高，因此優(yōu)先進行選擇。所述BCH[15,11,1]編碼為一種循環(huán)碼，編碼方法與北斗ICD2.0定義相同，BCH校驗值占4位，可糾正1位錯誤。步驟B400中，所述低軌衛(wèi)星向地面用戶廣播導航輔助增強電文信號的頻點為70MHz到6GHz可配置。請參見圖4，本發(fā)明的實施例提供一種輔助增強導航方法，主要應用于圖1中的低軌衛(wèi)星導航輔助增強系統(tǒng)，具體包括以下步驟：步驟A100、接收低軌衛(wèi)星廣播的包含導航輔助增強電文信號的低軌衛(wèi)星信號，所述低軌衛(wèi)星信號還包括載低軌衛(wèi)星波相位、低軌衛(wèi)星測距碼、低軌導航電文。所述低軌衛(wèi)星信號包括低軌衛(wèi)星本身的原始PVT數(shù)據(jù)。所述低軌導航電文包括衛(wèi)星星歷、鐘差、電離層延遲改正參數(shù)、歷書數(shù)據(jù)、時間同步參數(shù)。所述導航輔助增強電文信號為將精密化PVT數(shù)據(jù)和各顆GNSS衛(wèi)星的衛(wèi)星導航電文處理生成。所述精密化PVT數(shù)據(jù)由低軌衛(wèi)星通過圖1中的方法實現(xiàn)。所述導航輔助增強電文信號包括以下幾種信息：當前導航電文對應的精確參考時間(精確到<μs級)，精密化后的低軌衛(wèi)星三軸位置(精確到m級)和三軸速度(精確到cm/s級)，以及低軌衛(wèi)星接收到的各顆GNSS衛(wèi)星電文。步驟A200、根據(jù)所述低軌衛(wèi)星載波相位、低軌衛(wèi)星測距碼和低軌導航電文和所述導航輔助增強電文信號，完成終端粗略初始位置的確定。該步驟A200中，用戶終端采用單星或多星多普勒方式進行粗略定位，來完成初始位置的確定。具體地，在一個實施例中，所述單星多普勒定位的具體步驟如下：A210、記錄過去Nd(Nd≥4)個歷元的低軌衛(wèi)星信號多普勒頻率計數(shù)值并轉換成低軌道衛(wèi)星到用戶距離的變化率信息；A220、對每個歷元的所述變化率列出方程并進行泰勒展開，完成線性化并獲得線性化方程；A230、將各歷元的線性化方程合成方程組；以及A240、采用最小二乘法求解所述方程組，得到終端的粗略初始位置。步驟A210中，所述多普勒頻率計數(shù)反映了載波相位變化信息，即反映了偽距變化率，因此相當于記錄了過去Nd個歷元由低軌衛(wèi)星到地面用戶的偽距變化率，表示為：步驟A220中，對于每個i(k-Nd+1≤i≤k)，有：其中表示低軌衛(wèi)星與地面用戶終端間的距離，Xu＝[XuYuZu]T表示地面用戶三軸位置坐標。由于地面用戶終端移動速度相對于衛(wèi)星運動速度而言很小，因此在精度要求不高的粗略定位中，忽略地面用戶終端速度的影響。將上述方程進行泰勒展開，即分別在用戶位置的估計值處對上述方程求導，并省略高階小項完成線性化，可得：步驟A230中，對于Nd個歷元的偽距變化率觀測值，可由Nd個方程形成如下方程組：步驟A240采用最小二乘法對上述公式求解從而得到終端的粗略初始位置步驟A300、根據(jù)所述終端粗略初始位置和從所述低軌衛(wèi)星接收到的GNSS衛(wèi)星信息，計算各顆GNSS衛(wèi)星信號的頻率和碼相位捕獲范圍信息，完成導航定位。具體地，所述步驟A300包括以下步驟：步驟A310、根據(jù)導航輔助增強電文中的各顆GNSS衛(wèi)星電文推出當前歷元各顆GNSS衛(wèi)星的位置、速度；步驟A320、根據(jù)自身粗略初始位置以及各GNSS衛(wèi)星位置、速度估算各GNSS衛(wèi)星信號的多普勒頻移，從而縮小捕獲GNSS衛(wèi)星時所需搜索的頻率范圍；步驟A330、根據(jù)導航輔助增強電文中的精確時間信息、自身粗略初始位置速度以及各顆GNSS衛(wèi)星位置速度估算各GNSS衛(wèi)星信號的碼相位，縮小捕獲GNSS衛(wèi)星時所需搜索的碼相位范圍；以及步驟A340、采用上述縮小后的頻率和碼相位搜索范圍進行各GNSS衛(wèi)星信號的捕獲，并完成各GNSS衛(wèi)星信號的跟蹤和終端精確位置的解算。所述步驟A320中，估算各GNSS衛(wèi)星信號偽距變化率的公式如下：其中表示第n顆GNSS衛(wèi)星的偽距變化率，[XnYnZn]、[Vx,nVy,nVz,n]分別表示第n顆GNSS衛(wèi)星的三軸位置和速度，rn表示第n顆GNSS衛(wèi)星到的距離。步驟A330中，估算用戶接收信號時間的公式如下：其中，tu表示用戶接收到信號的時間，t表示輔助增強信息中歷元k對應的精確時間，C為光速。用戶粗略位置的誤差應在1～2km以內，從而對輔助增強信號從低軌衛(wèi)星傳播到用戶的時間估計誤差應在<μs級別。請參見圖5，本發(fā)明實施例提供一種低軌衛(wèi)星設備500，包括如下單元：信號接收及初始位置估算模塊502，用于接收GNSS衛(wèi)星信號，并依據(jù)所述GNSS衛(wèi)星信號對自身進行定位，得到低軌衛(wèi)星自身的原始PVT數(shù)據(jù)；其中，所述GNSS衛(wèi)星信號包括GNSS衛(wèi)星導航電文，所述原始PVT數(shù)據(jù)包括原始位置、原始速度和原始時間；精密化模塊504，用于采用軌道精密化算法對所述原始PVT數(shù)據(jù)進行精密化，以獲得精密化PVT數(shù)據(jù)；導航輔助增強電文信號生成模塊506，用于對所述精密化PVT數(shù)據(jù)和所述GNSS衛(wèi)星導航電文進行處理，以生成導航輔助增強電文信號；廣播模塊508，用于廣播包含所述導航輔助增強電文信號的低軌衛(wèi)星信號，用于地面終端的導航。所述精密化模塊504用于：預設初始化歷元數(shù)，并將當前歷元數(shù)與所述初始化歷元數(shù)比較；若所述當前歷元數(shù)小于初始化歷元數(shù)，則不對當前歷元的PVT數(shù)據(jù)進行精密化處理；若所述當前歷元數(shù)大于初始化歷元數(shù)，則根據(jù)所述初始化歷元數(shù)對應的原始低軌衛(wèi)星狀態(tài)觀測值與按照給定星歷模型確定的低軌衛(wèi)星軌道對應的過去所述初始化歷元數(shù)對應的低軌衛(wèi)星狀態(tài)的估計值建立線性化方程；采用最小二乘迭代法求解該線性化方程，重復迭代過程直到滿足迭代收斂條件所述精密化模塊504用于：求迭代初始值；根據(jù)星歷參數(shù)計算各歷元低軌衛(wèi)星狀態(tài)估計值；計算所述各歷元低軌衛(wèi)星狀態(tài)估計值對各星歷參數(shù)的偏導數(shù)；采用最小二乘法計算所述各星歷參數(shù)修正值并對各星歷參數(shù)進行修正；驗證是否滿足迭代收斂條件，如不滿足則返回根據(jù)星歷參數(shù)計算各歷元低軌衛(wèi)星狀態(tài)估計值的步驟，如滿足則輸出本次迭代過程的精密化結果。請參見圖6，本發(fā)明一個實施例提供一種終端設備，包括如下單元：電文接收模塊602，用于接收低軌衛(wèi)星廣播的包含導航輔助增強電文信號的低軌衛(wèi)星信號，所述低軌衛(wèi)星信號還包括低軌衛(wèi)星載波相位、低軌衛(wèi)星測距碼、低軌導航電文；其中，所述導航輔助增強電文信號由所述低軌衛(wèi)星通過采用軌道精密化算法對原始PVT數(shù)據(jù)進行精密化，以獲得精密化PVT數(shù)據(jù)；對所述精密化PVT數(shù)據(jù)和GNSS衛(wèi)星導航電文進行處理生成，所述導航輔助增強電文信號包括當前電文對應的精確參考時間、精密化后的低軌衛(wèi)星三軸位置和精密化后的低軌衛(wèi)星三軸速度；初始位置確定模塊604，用于接收電文接收模塊的各輔助增強信息，采用多普勒方式進行終端粗略初始位置的計算，并將該粗略初始位置輸出；GNSS捕獲跟蹤和定位解算模塊606，用于根據(jù)所述終端粗略初始位置和從所述低軌衛(wèi)星接收到的GNSS衛(wèi)星信息，計算各顆GNSS衛(wèi)星信號的頻率和碼相位捕獲范圍信息，完成導航定位。所述初始位置確定模塊604用于：記錄過去Nd(Nd≥4)個歷元的低軌衛(wèi)星信號多普勒頻率計數(shù)值并轉換成低軌道衛(wèi)星到用戶距離的變化率信息；對每個歷元的所述變化率列出方程并進行泰勒展開，完成線性化并獲得線性化方程；將各歷元的線性化方程合成方程組；采用最小二乘法求解所述方程組，得到所述終端粗略初始位置。所述GNSS捕獲跟蹤和定位解算模塊606用于：根據(jù)導航輔助增強電文中的各顆GNSS衛(wèi)星電文推出當前歷元各顆GNSS衛(wèi)星的位置、速度；根據(jù)所述終端粗略初始位置以及各GNSS衛(wèi)星位置、速度估算各GNSS衛(wèi)星信號的多普勒頻移，縮小捕獲GNSS衛(wèi)星時所需搜索的頻率范圍；根據(jù)導航輔助增強電文中的精確時間信息、自身粗略初始位置速度以及各顆GNSS衛(wèi)星位置速度估算各GNSS衛(wèi)星信號的碼相位，縮小捕獲GNSS衛(wèi)星時所需搜索的碼相位范圍；采用上述縮小后的頻率和碼相位搜索范圍進行各GNSS衛(wèi)星信號的捕獲，并完成各GNSS衛(wèi)星信號的跟蹤和終端精確位置的解。本發(fā)明提出的低軌衛(wèi)星導航輔助方法及終端、低軌衛(wèi)星設備，其優(yōu)勢在于：低軌衛(wèi)星距離地面較GNSS衛(wèi)星更近，信號強度大，抗干擾和遮擋能力強，并且不依賴于傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡；當GNSS系統(tǒng)受到干擾和遮擋時通過低軌衛(wèi)星提供輔助增強信息，可提高接收機靈敏度；同時低軌衛(wèi)星仰角變化快，因此在極端情況下，GNSS系統(tǒng)不可用時，可以采用多普勒方式對用戶進行定位。本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質中，如本發(fā)明實施例中，所述程序可存儲于計算機系統(tǒng)的存儲介質中，并被所述計算機系統(tǒng)中的至少一個處理器執(zhí)行，以實現(xiàn)包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述存儲介質可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-OnlyMemory，ROM)或隨機存儲記憶體(RandomAccessMemory，RAM)等。以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。當前第1頁1 2 3