邓志鑫，高 宏，王立兵

(1.卫星导航系统与装备技术国家重点实验室，河北 石家庄 050081； 2.中国人民解放军63961部队，北京 100012)

低轨卫星导航系统多场景多普勒定位解算方法

邓志鑫1，高 宏2，王立兵2

(1.卫星导航系统与装备技术国家重点实验室，河北 石家庄 050081； 2.中国人民解放军63961部队，北京 100012)

低轨卫星及快速响应卫星非常适合作为导航源为地面用户提供独立于GNSS的导航定位服务，为了解决用户在不同低轨卫星可见数量条件下的连续定位解算问题，并避免传统伪距定位体制所需要解决的高精度星间时间同步问题，提出多种不同可见星数量条件下仅利用卫星多普勒观测信息的定位解算方法。仿真结果表明，该方法在大部分区域内都能够满足优于20 m的三维定位误差。

低轨卫星；多普勒定位；网格搜索；最小二乘

AbstractFast response and low orbit satellites are very suitable for positioning service as navigation sources independent of GNSS for ground users.In order to solve the problem of continuous positioning solution under the condition of different number of low orbit satellites visible to users,and to avoid the increase of system complexity due to high precision synchronization required by traditional pseudo-range positioning system,a positioning method is proposed only using the Doppler satellite observation information under the condition of different visible satellite number.Simulation analysis results show that this method can meet the requirement for three-dimensional positioning error of less than 20 m in most areas.

KeywordsLEO satellite;Doppler locating;grid search;least square

0 引言

在复杂的电磁干扰环境下,GNSS导航系统中大量的低成本、未加特殊抗干扰措施的导航终端将无法工作[1]。在南北两极地区，由于GNSS系统星座采用低倾角设计方案[2]，导致覆盖性大幅降低。因此，构建GNSS备份无线电导航系统是近年来的研究热点[3-4]。

低轨卫星具有覆盖区域广、可全天候工作以及可观测性较好等特点[5]，微纳卫星、快速响应卫星还具备建设周期短、成本低廉等优势[6]，因此，低轨卫星及快响卫星等微小卫星平台非常适合作为导航源为地面用户提供独立于GNSS的导航定位服务。

GNSS导航系统用户通过观测至少4颗GNSS卫星信号的伪距信息进行定位解算[7]。但是该方法应用于低轨卫星导航系统存在2个问题：① 由于受到低轨卫星数量限制，大部分区域内的地面用户无法同时观测到4颗及以上的低轨卫星[8]；……