中国空间科学技术

›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (2): 101-109.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0015

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基于高轨航天器的GNSS接收机技术

 高阳*, 王猛, 刘蕾, 车欢, 张骞   

  1. 北京卫星信息工程研究所，北京100086
  • 收稿日期:2016-08-25 修回日期:2017-01-11 出版日期:2017-06-25 发布日期:2017-01-24
  • 作者简介:*通讯作者：高阳（1985-），男，硕士，tallergao@126.com，研究方向为导航信号与信息处理
  • 基金资助:

    国家自然科学基金青年科学基金“月球及深空航天器GNSS微弱信号处理技术研究”（616011036）

GNSSreceivertechniquesbasedonhighearthorbitspacecraft

 GAO  Yang*, WANG  Meng, LIU  Lei, CHE  Huan, ZHANG  Qian   

  1. BeijingInstituteofSatelliteInformationEngineering，Beijing100086，China
  • Received:2016-08-25 Revised:2017-01-11 Published:2017-06-25 Online:2017-01-24

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摘要： 全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）应用于高轨航天器时，因轨道高于导航卫星，可见星数量急剧减少，空间信号功率微弱，信号的快速捕获和跟踪十分困难。文章对高轨地球同步轨道（GeosynchronousEarthOrbit，GEO）接收技术进行了研究。以中国实践十七号卫星为研究对象，采用官方正式发布的发射天线方向图对GEO下GNSS信号特征及可用性开展研究分析，并针对高轨道航天器GNSS信号微弱的特点，采用长时间积分处理的梳状滤波方法、差分相干累加比特同步算法和基于动力学模型补偿的扩展卡尔曼滤波自主定轨算法设计GNSS接收机，并在半物理仿真平台进行了测试验证。试验结果表明：GNSS接收机捕获灵敏度优于-173dBW，跟踪灵敏度优于-175dBW，定轨位置精度优于50m，速度精度优于0.01m/s。

关键词: 全球导航卫星系统, 地球同步轨道, 高灵敏度, 接收机

Abstract: ThevisibilityofGlobalNavigationSatelliteSystem（GNSS）appliedinhigh-Earthorbitaltitudesdramaticallyreduces，whilespacesignalpowerlevelisweak,andfastsignalacquisitionandtrackingbecomesverydifficult.ForGNSSreceivertechniquesresearch，GNSSsignalscharacteristicsandavailabilitywereanalyzedinChina′sGEOSJ-17satellite.Antennapatternwasfromtheofficialrelease.Andforhigh-Earthorbitspacecraft′sGNSSweaksignalscharacteristics，GNSSreceiverusedlong-timeintegrationcombfiltermethodtoacquire，tookdifferentialcoherentbitsynchronizationmethodtotrackandusedextendedKalmanfilterorbitdeterminationbasedondynamics.Finally，hardware-in-the-looptestsshowthatGNSSreceiver′sacquisitionsensitivityisbetterthan-173dBW，trackingsensitivityisbetterthan-175dBW，thepositionaccuracyoforbitdeterminationisbetterthan50m，andthevelocityisbetterthan0.01m/s.

Key words: GlobalNavigationSatelliteSystem, geosynchronousEarthorbit, highsensitivity, receiver