一种区域性自主定位导航系统的制作方法

本发明涉及定位导航，尤其涉及一种区域性自主定位导航系统。

背景技术：

1、全球卫星导航系统(globalnavigation satellite system，gnss)定位技术借助精密单点定位(precise point positioning，ppp)以及实时动态差分(realtimekinematic，rtk)等手段可以实现厘米级甚至更高精度的定位性能。不足的是，在隧道、地下、山区、城市峡谷、室内等环境中卫星导航信号受到遮挡，导致定位性能下降甚至无法定位。

2、为了弥补卫星导航系统的不足，出现了伪卫星的概念，伪卫星系统通过模拟导航卫星实现对终端的定位。伪卫星系统中导航基站的布局更加灵活，从而可以有效避免信号遮挡，并且能够根据需要调节导航信号发射功率，提高导航信号在复杂环境中的传播特性，因此对卫星导航系统形成了有益补充。

3、地震、泥石流、台风、洪涝、恶劣天气等区域性自然灾害或特殊事件，对人类来说是破坏性的，这些区域性自然灾害或特殊场景发生后需要快速进行营救或者定位，确定受害者或者相关人员的具体位置以便快速实施营救，以及营救点的位置导航，对于灾后营救十分重要。因此，区域性自然灾害或特殊场景后快速搭建基于伪卫星的自主定位系统便是亟需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种区域性自主定位导航系统，以解决区域性自然灾害无法快速搭建自主定位系统的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供的一种区域性自主定位导航系统，包括地面控制分系统、空中定位导航平台和用户终端，所述用户终端与所述空中定位导航平台连接，所述地面控制分系统、空中定位导航平台通信连接；所述地面控制分系统包括主控站、注入站和地面基站群，所述地面基站群包括多个基站；所述主控站、地面基站群、注入站互相通信连接，所述注入站与所述空中定位导航平台通信连接；

4、所述主控站与所述地面基站群分别确定自身的坐标，确定坐标后与所述地面基站群进行时间同步组网，用于建立授时定位导航基准平台；所述授时定位导航基准平台根据所述主控站、地面基站群的坐标产生定位基准信息和地面坐标信息；所述主控站通过所述注入站将所述地面坐标信息和定位基准信息传输给所述空中定位导航平台，所述空中定位导航平台根据所述地面坐标信息和定位基准信息与所述主控站、地面基站群同步组网；所述空中定位导航平台与所述地面控制分系统为所述用户终端提供自主定位导航信号和服务。

5、优选的，所述空中定位导航平台包括多个空中平台和多个空中伪卫星，所述空中伪卫星与所述空中平台匹配设置；

6、所述多个空中伪卫星互相链接组网，组成星间链路；任一所述空中伪卫星组网失败，剩余所述空中伪卫星自动组网；

7、所述地面基站群的每一所述基站通过所述注入站与任一所述空中伪卫星通信连接；

8、所述空中定位导航平台、地面基站群、注入站、主控站均采用芯片级原子钟进行时间同步。

9、优选的，多个所述空中平台包括固定平台和可动平台，所述固定平台包括多个无人汽艇、多个系留气球；所述可动平台包括多个无人机；所述可动平台为所述用户终端提供自主定位导航信号和服务；所述可动平台接收所述主控站的指令在空中部署前行。

10、优选的，所述主控站根据所述地面坐标信息和定位基准信息对所述空中定位导航平台的定位基准信息进行位置修正，得到修正数据和修正得到的位置信息；所述主控站通过所述注入站向所述空中定位导航平台发送所述位置信息与所述修正数据。

11、优选的，所述地面基站群的所述多个基站在地面互相组网，组成定位网络；

12、每个所述基站、每个所述空中伪卫星均包括基站收发机，所述基站收发机包括相互连接的接收模块和发射模块，以及与所述接收模块连接的第一接收天线、与所述发射模块连接的发射天线；

13、所述发射模块，采用tdma产生跳时脉冲，用于控制所述自主导航信号的占空比产生发射信号，并将所述发射信号发送至所述定位网络；

14、所述接收模块，采用基于分段fft和匹配滤波器的脉冲捕获方法对所述发射信号进行捕捉，用于接收其他基站发射的信号，根据接收的信号与所述发射信号的频率差异，动态调整所述发射模块的输出频率。

15、优选的，所述接收模块包括依次连接的接收射频前端、ad转换单元、中频信号处理单元；

16、所述中频信号处理单元将所述ad转换单元转换的信号依次进行信号捕获处理、跟踪处理，得到伪码相位和载波相位；

17、其中，所述伪码相位和所述载波相位为所述频率控制字。

18、优选的，所述发射模块包括依次连接的发射射频前端、da转换单元、基带信号源单元；

19、所述基带信号源单元接收所述伪码相位和所述载波相位，对所述伪码相位、载波相位扩频调制后传输给所述da转换单元进行转换；转换后的信号通过所述发射射频前端与所述发射天线传输至所述定位网络。

20、优选的，所述用户终端包括主控制器、射频前端模块、中频信号处理模块、定位解算模块以及与所述射频前端模块连接的第二接收天线；所述主控制器、射频前端模块、中频信号处理模块、定位解算模块通信连接；

21、所述射频前端模块通过所述第二接收天线获取所述空中定位导航平台的测量信号；所述中频信号处理模块对所述测量信号进行捕获及跟踪处理，获取所述用户终端的导航电文以及输出观测量；所述定位解算模块对所述导航电文和所述输出观测量进行计算，获取所述用户终端的坐标。

22、优选的，所述射频前端模块包括低噪声放大器、混频器、频率综合器、滤波器以及adc转换单元；

23、所述低噪声放大器、混频器、频率综合器、滤波器以及adc转换单元通信连接；所述射频前端模块将所述测量信号变频为中频信号。

24、优选的，所述中频信号处理模块包括捕获单元和跟踪单元，所述跟踪单元设置有多路跟踪通道；所述捕获单元提取所述中频信号的频率信息和相位信息，所述跟踪通道根据所述频率信息和相位信息解调出所述导航报文与所述输出观测量。

25、实施本发明上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：

26、当遇到区域性灾难时，区域性自主定位导航系统控制主控站、注入站、地面基站群、空中定位导航平台和用户终端连接组网，地面基站群的多个基站在地面组成定位网络，主控站根据定位网络发送的坐标信息与自身的坐标信息生成定位基准信息。主控站接收空中定位导航平台的坐标信息，根据定位基准信息为空中定位导航平台的坐标信息进行修正并通过注入站回传给空中定位导航平台。空中定位导航平台根据修正后的位置信息为用户终端快速确认位置实施救援。

技术特征：

1.一种区域性自主定位导航系统，其特征在于，包括地面控制分系统、空中定位导航平台和用户终端，所述用户终端与所述空中定位导航平台连接，所述地面控制分系统、空中定位导航平台通信连接；所述地面控制分系统包括主控站、注入站和地面基站群，所述地面基站群包括多个基站；所述主控站、地面基站群、注入站互相通信连接，所述注入站与所述空中定位导航平台通信连接；

2.根据权利要求1所述的一种区域性自主定位导航系统，其特征在于，所述空中定位导航平台包括多个空中平台和多个空中伪卫星，所述空中伪卫星与所述空中平台匹配设置；

3.根据权利要求2所述的一种区域性自主定位导航系统，其特征在于，多个所述空中平台包括固定平台和可动平台，所述固定平台包括多个无人汽艇、多个系留气球；所述可动平台包括多个无人机；所述可动平台为所述用户终端提供自主定位导航信号和服务；所述可动平台接收所述主控站的指令在空中部署前行。

4.根据权利要求1所述的一种区域性自主定位导航系统，其特征在于，所述主控站根据所述地面坐标信息和定位基准信息对所述空中定位导航平台的定位基准信息进行位置修正，得到修正数据和修正得到的位置信息；所述主控站通过所述注入站向所述空中定位导航平台发送所述位置信息与所述修正数据。

5.根据权利要求2所述的一种区域性自主定位导航系统，其特征在于，所述地面基站群的所述多个基站在地面互相组网，组成定位网络；

6.根据权利要求5所述的一种区域性自主定位导航系统，其特征在于，所述接收模块包括依次连接的接收射频前端、ad转换单元、中频信号处理单元；

7.根据权利要求6所述的一种区域性自主定位导航系统，其特征在于，所述发射模块包括依次连接的发射射频前端、da转换单元、基带信号源单元；

8.根据权利要求1所述的一种区域性自主定位导航系统，其特征在于，所述用户终端包括主控制器、射频前端模块、中频信号处理模块、定位解算模块以及与所述射频前端模块连接的第二接收天线；所述主控制器、射频前端模块、中频信号处理模块、定位解算模块通信连接；

9.根据权利要求8所述的一种区域性自主定位导航系统，其特征在于，所述射频前端模块包括低噪声放大器、混频器、频率综合器、滤波器以及adc转换单元；

10.根据权利要求9所述的一种区域性自主定位导航系统，其特征在于，所述中频信号处理模块包括捕获单元和跟踪单元，所述跟踪单元设置有多路跟踪通道；所述捕获单元提取所述中频信号的频率信息和相位信息，所述跟踪通道根据所述频率信息和相位信息解调出所述导航报文与所述输出观测量。

技术总结
本发明公开了一种区域性自主定位导航系统，涉及定位导航技术领域，解决了自然灾害或特殊场景下不能自主快速建立定位导航系统、恢复导航的技术问题。该系统包括地面控制分系统、空中定位导航平台和用户终端；地面控制分系统包括主控站、注入站和地面基站群，地面基站群包括多个基站；主控站与地面基站群分别确定自身坐标信息，主控站与地面基站群根据自身坐标信息进行时间同步组网，产生定位基准信息；主控站通过注入站向空中定位导航平台传输定位基准信息；空中定位导航平台根据定位基准信息与主控站、地面基站群同步组网，与地面控制分系统为用户终端提供定位导航服务。本发明用于快速组建局部定位导航网络，进而便于用户快速确认位置。

技术研发人员：乐秀权
受保护的技术使用者：航科南方（深圳）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4