本發(fā)明涉及到衛(wèi)星應用技術，特別涉及到一種基于四星融合的空中管理導航系統(tǒng)。
背景技術：
隨著航天航空技術的發(fā)展，衛(wèi)星特別是導航衛(wèi)星的應用給人們帶來了巨大的方便。導航衛(wèi)星不但應用于日常人們交通運輸?shù)亩ㄎ?，同時也開始大面積的應用于飛機航行的定位。在飛機導航經歷了慣性導航系統(tǒng)和無線電導航系統(tǒng)之后，衛(wèi)星導航開始成為飛機導航的主要導航技術。但是，現(xiàn)有的衛(wèi)星導航在飛機導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)在飛機導航主要是基于GPS和GLONASS系統(tǒng)，但是現(xiàn)實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或者幾個小時之后才能傳送到飛機終端，這段過程中，飛機會偏離正確的飛行航道，在可接收衛(wèi)星數(shù)量少、飛行時間長的情況下，造成的航道偏離超出了飛機飛行隊航道精確性的要求。同時，應用GPS和GLONASS系統(tǒng)在某些區(qū)域不能同時接收5顆衛(wèi)星的信息，不能計算出飛機的導航位置，如果僅僅應用這兩大系統(tǒng)滿足不了飛機航行的可用性要求。GPS當前的民用精度在10米級，及時使用精確定位精度PPS也小于一類精密進場的要求。飛機在上升和著陸的時間段需要高頻信息流支撐實時性的要求，GPS和GLONASS的數(shù)據(jù)更新率還無法與傳統(tǒng)導航設備相當。
本發(fā)明基于四星融合的空中管理導航系統(tǒng)，應用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)的天際導航系統(tǒng)，引入基于連續(xù)運行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS包括單基站CORS、多基站CORS和網(wǎng)絡CORS的導航差分技術，使得航行飛機實時同步獲得的衛(wèi)星數(shù)顯著增加，通過差分技術，可以有效消除電離層延遲誤差，從而使得飛機導航的定位精度可以獲得數(shù)量級的提升，提高導航的實時性，降低失效故障衛(wèi)星對飛機航行的影響，有效增強飛行導航覆蓋面，從而綜合優(yōu)化衛(wèi)星導航在飛機航行中的應用。
技術實現(xiàn)要素：
為解決當前飛機航定衛(wèi)星導航定位精度不高，無法滿足飛機導航完好性、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航系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括天基定位系統(tǒng)、地基增強系統(tǒng)、連續(xù)運行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS、無線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)和飛機終端系統(tǒng)。天基定位系統(tǒng)包括北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)。地基增強系統(tǒng)包括主控站系統(tǒng)、監(jiān)控站系統(tǒng)和注入站系統(tǒng)。無線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)是指以3G、4G或者更高一代的移動通信系統(tǒng)。飛機終端系統(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接收北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)的信號。信息接收模塊可以接收衛(wèi)星星歷和時間等導航參數(shù)信號。連續(xù)運行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS包括單基站CORS、多基站CORS和網(wǎng)絡CORS。飛機終端的微處理模塊可以將信息接收模塊接收到的信號轉換成定位信息數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)傳送到連續(xù)運行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS，還可以接收連續(xù)運行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS通過無線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔?。地基增強系統(tǒng)可以兼容北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)四星標準。
附圖說明
附圖1為基于四星融合的空中管理導航系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施方式
由圖可知，本發(fā)明所示基于四星融合的空中管理導航系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括天基定位系統(tǒng)、地基增強系統(tǒng)、連續(xù)運行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS、無線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)和飛機終端系統(tǒng)。天基定位系統(tǒng)包括北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)。地基增強系統(tǒng)包括主控站系統(tǒng)、監(jiān)控站系統(tǒng)和注入站系統(tǒng)。無線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)是指以3G、4G或者更高一代的移動通信系統(tǒng)。飛機終端系統(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接收北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)的信號。信息接收模塊可以接收衛(wèi)星星歷和時間等導航參數(shù)信號。連續(xù)運行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS包括單基站CORS、多基站CORS和網(wǎng)絡CORS。飛機終端的微處理模塊可以將信息接收模塊接收到的信號轉換成定位信息數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)傳送到連續(xù)運行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS，還可以接收連續(xù)運行衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS通過無線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)傳輸?shù)男畔?。地基增強系統(tǒng)可以兼容北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)四星標準。
當飛機在空中飛行時，飛機終端的信息接收模塊可以接受包括北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)的信號，測定上述四大衛(wèi)星系統(tǒng)中可見星與飛機的三維距離和時間的信號，信息接收模塊將接收到的衛(wèi)星星歷和實踐等參數(shù)信號傳送到微處理模塊，由微處理模塊通過數(shù)據(jù)處理轉換成飛機的空間三維坐標和時間坐標，通過定位信息系統(tǒng)顯示。同時，地基增強系統(tǒng)中的監(jiān)測站系統(tǒng)將北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)的信號通過設立在地面的GNSS地基增強系統(tǒng)，主控站通過衛(wèi)星參考系統(tǒng)CORS包括單基站CORS、多基站CORS和網(wǎng)絡CORS與衛(wèi)星傳輸信息四維坐標的差別解出差分修正系數(shù)包括區(qū)域信號差分和廣域信號差分，差分修正信息通過注入站系統(tǒng)傳送給飛機的數(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，由微處理模塊對數(shù)據(jù)終端的初始接收信號進行精確修正，微處理模塊再將修正后的信息傳送到定位信息顯示模塊，客戶就可以在屏幕上看清所處的位置、時間、運行速度、加速度等信息。同時，主控站系統(tǒng)將差分修正信息通過注入站傳送給衛(wèi)星系統(tǒng)進行誤差修正。
通過四星融合的基于四星融合的空中管理導航系統(tǒng)，有效增加了飛機航行可見衛(wèi)星的數(shù)量，當前GPS的在軌運行衛(wèi)星數(shù)量為31顆，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)現(xiàn)在在軌衛(wèi)星為80多顆，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)和伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量還會持續(xù)增加，衛(wèi)星數(shù)量相當于當前GPS衛(wèi)星數(shù)量的三倍。衛(wèi)星數(shù)量的增加，使得飛機定位精度可以產生數(shù)量級的增長，與此類似，時間坐標的精確度也將產生數(shù)量級的增加，從而有效降低信號傳輸時滯，當可見星出現(xiàn)故障時，飛機接收終端可以迅速發(fā)現(xiàn)并且關閉故障衛(wèi)星傳送的信號，維持軌道的正確運行。由于采用了基于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GLONASS)和伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)地面增強系統(tǒng)的差分系統(tǒng)的應用，可以對衛(wèi)星信息誤差進行修正，從而有效提高了飛機四維坐標的定位精度。由于飛機航行時衛(wèi)星課件數(shù)量的倍數(shù)增加，有效增加了導航區(qū)域范圍，從而有效降低了飛機航行的高度和航道寬度的要求，通過最優(yōu)化的航道布局，不但降低了飛行距離和飛行時間，而且可以增加飛機飛行密度，提高了空域利用率。有了衛(wèi)星導航，還可以減少對地面監(jiān)控設備的以來，降低地面監(jiān)控設備維護費，提高飛機在飛行過程中的靈活性。