[發明專利]一種超緊組合衛星導航接收機

無效

• 申請號: 201210273837.4
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN102819029A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 高法欽
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01S19/48
• 分類號: G01S19/48
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及衛星導航技術領域，尤其涉及一種全球導航衛星系統(GNSS)與微慣導系統(MEMS-IMU)超緊組合的衛星導航接收機。

背景技術

全球導航衛星系統(GNSS)是一種以衛星為基礎的無線電導航系統，能為陸、海、空的各類載體提供全天候、不間斷、高精度、實時導航定位服務。目前，應用最廣的全球導航衛星系統是美國的GPS，已經滲透到國民經濟與日常生活的各個領域，如海上航行、城市交通管理、商業物流管理、船舶遠洋導航、精密受時、大地測量、精細農業等。目前，我國也參與了將于近兩年建成的Galileo系統的建設，并正在自主研發全球衛星定位系統Compass(北斗二代)，該系統去年底已經在我國及其周邊地區提供定位服務。因此，研究Compass與GPS、Galileo等系統的多模組合導航技術必將成為國內未來一段時間內的研究重點。

GPS信號(擴頻信號)到達地面接收機時已相當微弱，大約為-130dBmW，比接收機內部熱噪聲低20～30dB，特別的，在室內、城市、森林等復雜環境(本文中統稱為室內環境)中，GPS接收信噪比更低，而室內環境恰是人類活動的主要環境之一。

GNSS組合接收機可以充分利用各GNSS系統的衛星信號資源，因而可以提高系統可用性和定位輸出的連續性。IMU(微機電慣性測量組件MEMS-IMU，以下簡稱為IMU)為自主式定位導航系統，基本不受環境的影響，且其動態性能較好。因此，將GNSS組合接收機與IMU系統組合，可以解決上述問題，提高定位的精度、定位連續性及服務保障能力。

GNSS/IMU超緊組合導航理論的研究是很有必要的，是目前國內外研究的熱點之一。目前，雖然國內外已經有相關文獻研究GPS/IMU(慣導)超緊組合導航方式，在組合系統實現方案、建模等方面已做了一定研究工作，但超緊組合研究仍存在許多問題需要深入研究并解決，尤其是基于矢量跟蹤的超緊組合導航方式，其工作的可靠性等方面仍面臨許多問題迫切需要解決。為了提高組合導航系統性能，能夠在民航、鐵路交通等對可靠性要求較高領域中得到推廣應用，本專利將給出一種GNSS/IMU超緊組合導航矢量跟蹤接收機基帶信息融合處理方案，解決上述關鍵科學問題。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有GNSS接收機靈敏度低和容易受干擾而導致衛星信號失鎖，因而不能給出定位結果的弊端，通過設計與微慣導的超緊組合方案、改進矢量跟蹤方案、采取措施提高GNSS組合接收機跟蹤精度和穩定性能，提高GNSS定位可靠性和定位精度等性能。

本發明提供了一種超緊組合導航衛星接收機，包括射頻前端，信號預處理器，基帶預濾波器和導航濾波器，以及微慣導模塊，偽距和偽距率計算模塊，星歷解算與選星計算模塊，其中信號預處理模塊包括相關器和本地信號生成器，所述基帶預濾波器與導航濾波器之間設置有自適應濾波器。

所述本地信號生成器，相關器，基帶預濾波器，自適應濾波器和導航濾波器，偽距和偽距率計算模塊構成矢量跟蹤環路。偽距和偽距率計算模塊接收微慣導力學編排模塊的輸出信息、導航濾波器輸出的時鐘誤差等信息、以及星歷解算與選星計算模塊的GNSS星歷參數，生成延遲調整信號，輸入本地信號生成器，調整本地偽碼和載波，本方案即可提高跟蹤環路穩定性，又可提高跟蹤環路精度。

所述導航濾波器為聯邦濾波器，包括主濾波器和至少一個子濾波器。所述聯邦濾波器的子濾波器包括純GNSS模式下的GNSS濾波器，超緊組合模式下的GNSS/IMU組合導航濾波器和純IMU微慣導濾波器。用聯邦濾波器作為導航濾波器，引入矢量跟蹤環路，將定位信息也作為矢量跟蹤的輸入，有利于更精確的恢復載波和偽碼。

進一步地，所述超緊組合衛星導航接收機包括至少一路導航信號接收通道，每個導航信號接收通道都設置有信號預處理器和基帶預濾波器，每一路基帶預濾波器都通過一個自適應濾波器后接入導航濾波器。

所述的自適應濾波器的狀態方程為：