本發(fā)明涉及到衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)，特別涉及到一種基于四星融合的空中管理導(dǎo)航系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著航天航空技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星特別是導(dǎo)航衛(wèi)星的應(yīng)用給人們帶來(lái)了巨大的方便。導(dǎo)航衛(wèi)星不但應(yīng)用于日常人們交通運(yùn)輸?shù)亩ㄎ唬瑫r(shí)也開(kāi)始大面積的應(yīng)用于飛機(jī)航行的定位。在飛機(jī)導(dǎo)航經(jīng)歷了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)之后，衛(wèi)星導(dǎo)航開(kāi)始成為飛機(jī)導(dǎo)航的主要導(dǎo)航技術(shù)。但是，現(xiàn)有的衛(wèi)星導(dǎo)航在飛機(jī)導(dǎo)航需要滿足的四性即完好性、精確性、可用性和連續(xù)性方面還存在明顯的不足?，F(xiàn)在飛機(jī)導(dǎo)航主要是基于GPS和GLONASS系統(tǒng)，但是現(xiàn)實(shí)的情況是一旦這兩大系統(tǒng)中的一顆或者幾顆衛(wèi)星出現(xiàn)故障的信息需要一個(gè)或者幾個(gè)小時(shí)之后才能傳送到飛機(jī)終端，這段過(guò)程中，飛機(jī)會(huì)偏離正確的飛行航道，在可接收衛(wèi)星數(shù)量少、飛行時(shí)間長(zhǎng)的情況下，造成的航道偏離超出了飛機(jī)飛行隊(duì)航道精確性的要求。同時(shí)，應(yīng)用GPS和GLONASS系統(tǒng)在某些區(qū)域不能同時(shí)接收5顆衛(wèi)星的信息，不能計(jì)算出飛機(jī)的導(dǎo)航位置，如果僅僅應(yīng)用這兩大系統(tǒng)滿足不了飛機(jī)航行的可用性要求。GPS當(dāng)前的民用精度在10米級(jí)，及時(shí)使用精確定位精度PPS也小于一類(lèi)精密進(jìn)場(chǎng)的要求。飛機(jī)在上升和著陸的時(shí)間段需要高頻信息流支撐實(shí)時(shí)性的要求，GPS和GLONASS的數(shù)據(jù)更新率還無(wú)法與傳統(tǒng)導(dǎo)航設(shè)備相當(dāng)。

本發(fā)明基于四星融合的空中管理導(dǎo)航系統(tǒng)，應(yīng)用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的天際導(dǎo)航系統(tǒng)，引入基于連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS包括單基站CORS、多基站CORS和網(wǎng)絡(luò)CORS的導(dǎo)航差分技術(shù)，使得航行飛機(jī)實(shí)時(shí)同步獲得的衛(wèi)星數(shù)顯著增加，通過(guò)差分技術(shù)，可以有效消除電離層延遲誤差，從而使得飛機(jī)導(dǎo)航的定位精度可以獲得數(shù)量級(jí)的提升，提高導(dǎo)航的實(shí)時(shí)性，降低失效故障衛(wèi)星對(duì)飛機(jī)航行的影響，有效增強(qiáng)飛行導(dǎo)航覆蓋面，從而綜合優(yōu)化衛(wèi)星導(dǎo)航在飛機(jī)航行中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決當(dāng)前飛機(jī)航定衛(wèi)星導(dǎo)航定位精度不高，無(wú)法滿足飛機(jī)導(dǎo)航完好性、精確性、可用性和連續(xù)性要求，本發(fā)明提出一種基于四星融合的空中管理導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括天基定位系統(tǒng)、地基增強(qiáng)系統(tǒng)、連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和飛機(jī)終端系統(tǒng)。天基定位系統(tǒng)包括北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。地基增強(qiáng)系統(tǒng)包括主控站系統(tǒng)、監(jiān)控站系統(tǒng)和注入站系統(tǒng)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)是指以3G、4G或者更高一代的移動(dòng)通信系統(tǒng)。飛機(jī)終端系統(tǒng)包括信息接收模塊、微處理模塊和定位信息顯示模塊。四星定位模塊可以同時(shí)接收北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)。信息接收模塊可以接收衛(wèi)星星歷和時(shí)間等導(dǎo)航參數(shù)信號(hào)。連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS包括單基站CORS、多基站CORS和網(wǎng)絡(luò)CORS。飛機(jī)終端的微處理模塊可以將信息接收模塊接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成定位信息數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)傳送到連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS，還可以接收連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔?。地基增?qiáng)系統(tǒng)可以兼容北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)四星標(biāo)準(zhǔn)。

附圖說(shuō)明

附圖1為基于四星融合的空中管理導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

由圖可知，本發(fā)明所示基于四星融合的空中管理導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括天基定位系統(tǒng)、地基增強(qiáng)系統(tǒng)、連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和飛機(jī)終端系統(tǒng)。天基定位系統(tǒng)包括北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。地基增強(qiáng)系統(tǒng)包括主控站系統(tǒng)、監(jiān)控站系統(tǒng)和注入站系統(tǒng)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)是指以3G、4G或者更高一代的移動(dòng)通信系統(tǒng)。飛機(jī)終端系統(tǒng)包括信息接收模塊、微處理模塊和定位信息顯示模塊。四星定位模塊可以同時(shí)接收北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)。信息接收模塊可以接收衛(wèi)星星歷和時(shí)間等導(dǎo)航參數(shù)信號(hào)。連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS包括單基站CORS、多基站CORS和網(wǎng)絡(luò)CORS。飛機(jī)終端的微處理模塊可以將信息接收模塊接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成定位信息數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)傳送到連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS，還可以接收連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔?。地基增?qiáng)系統(tǒng)可以兼容北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)四星標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)飛機(jī)在空中飛行時(shí)，飛機(jī)終端的信息接收模塊可以接受包括北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)，測(cè)定上述四大衛(wèi)星系統(tǒng)中可見(jiàn)星與飛機(jī)的三維距離和時(shí)間的信號(hào)，信息接收模塊將接收到的衛(wèi)星星歷和實(shí)踐等參數(shù)信號(hào)傳送到微處理模塊，由微處理模塊通過(guò)數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換成飛機(jī)的空間三維坐標(biāo)和時(shí)間坐標(biāo)，通過(guò)定位信息系統(tǒng)顯示。同時(shí)，地基增強(qiáng)系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)通過(guò)設(shè)立在地面的GNSS地基增強(qiáng)系統(tǒng)，主控站通過(guò)衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS包括單基站CORS、多基站CORS和網(wǎng)絡(luò)CORS與衛(wèi)星傳輸信息四維坐標(biāo)的差別解出差分修正系數(shù)包括區(qū)域信號(hào)差分和廣域信號(hào)差分，差分修正信息通過(guò)注入站系統(tǒng)傳送給飛機(jī)的數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)傳送到處理模塊，由微處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)終端的初始接收信號(hào)進(jìn)行精確修正，微處理模塊再將修正后的信息傳送到定位信息顯示模塊，客戶(hù)就可以在屏幕上看清所處的位置、時(shí)間、運(yùn)行速度、加速度等信息。同時(shí)，主控站系統(tǒng)將差分修正信息通過(guò)注入站傳送給衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行誤差修正。

通過(guò)四星融合的基于四星融合的空中管理導(dǎo)航系統(tǒng)，有效增加了飛機(jī)航行可見(jiàn)衛(wèi)星的數(shù)量，當(dāng)前GPS的在軌運(yùn)行衛(wèi)星數(shù)量為31顆，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)在在軌衛(wèi)星為80多顆，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量還會(huì)持續(xù)增加，衛(wèi)星數(shù)量相當(dāng)于當(dāng)前GPS衛(wèi)星數(shù)量的三倍。衛(wèi)星數(shù)量的增加，使得飛機(jī)定位精度可以產(chǎn)生數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)，與此類(lèi)似，時(shí)間坐標(biāo)的精確度也將產(chǎn)生數(shù)量級(jí)的增加，從而有效降低信號(hào)傳輸時(shí)滯，當(dāng)可見(jiàn)星出現(xiàn)故障時(shí)，飛機(jī)接收終端可以迅速發(fā)現(xiàn)并且關(guān)閉故障衛(wèi)星傳送的信號(hào)，維持軌道的正確運(yùn)行。由于采用了基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)地面增強(qiáng)系統(tǒng)的差分系統(tǒng)的應(yīng)用，可以對(duì)衛(wèi)星信息誤差進(jìn)行修正，從而有效提高了飛機(jī)四維坐標(biāo)的定位精度。由于飛機(jī)航行時(shí)衛(wèi)星課件數(shù)量的倍數(shù)增加，有效增加了導(dǎo)航區(qū)域范圍，從而有效降低了飛機(jī)航行的高度和航道寬度的要求，通過(guò)最優(yōu)化的航道布局，不但降低了飛行距離和飛行時(shí)間，而且可以增加飛機(jī)飛行密度，提高了空域利用率。有了衛(wèi)星導(dǎo)航，還可以減少對(duì)地面監(jiān)控設(shè)備的以來(lái)，降低地面監(jiān)控設(shè)備維護(hù)費(fèi)，提高飛機(jī)在飛行過(guò)程中的靈活性。