[發明專利]一種輔助GPS接收機實現信號平穩跟蹤的系統及方法

有效

• 申請號: 201310090158.8
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103207399A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 高帥和;李勇志;張茂生
• 申請（專利權）人: 成都西科微波通訊有限公司
• 主分類號: G01S19/25
• 分類號: G01S19/25;G01S19/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及基于全球定位系統（GPS）的導航系統領域，具體涉及一種輔助GPS接收機實現信號平穩跟蹤的系統及方法。

背景技術

以全球定位系統（Global?Positioning?System,GPS）為代表的衛星導航系統具有定位精度高，覆蓋范圍廣等諸多優點，被認為是實現連續、實時、精確定位的有效技術途徑之一。然而GPS接收機的工作性能卻直接受限于其工作環境，尤其在動態性較強的環境下，其環路容易產生失鎖，進而導致無法獲取定位信息。為了克服GPS接收機自身存在的缺陷，可以引入外部信息來提供短時相對精確的補償，改善其在動態失鎖環境下的定位性能。

根據對GPS接收機輔助層次的深入情況，有以下幾種基本的實現途徑：①GPS和外部信息均處于獨立工作的狀態，綜合的作用主要體現在數據的簡單融合；②在原始觀測量域以最優濾波的形式實現信息融合，對于GPS接收機而言，就是利用偽距和偽距率的輸出進行數據融合；③組合深入到GPS接收機的跟蹤環路內部，從根本上解決環境干擾對接收機跟蹤環路的影響。

綜合輔助GPS接收機的實現途徑，深入到環路跟蹤內部的輔助形式是根本改善接收機性能的重要實現方式，因此如何更好的獲得外部輔助信息，利用外部輔助信息成為解決輔助接收機領域的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用多加速度計的組合輔助GPS接收機實現信號平穩跟蹤的系統及方法。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：提供一種輔助GPS接收機實現信號平穩跟蹤的系統，其特征在于包括：

加速度計組，包括至少六個加速器；加速度計組實時輸出各加速度計所在方向的比力信息；

比力計算單元，通過得到的上述比力獲得載體的線加速度和角加速度信息；

姿態計算單元，通過得到的上述角加速度信息獲得載體的角速度信息；

導航解算單元，通過得到的上述線加速度和角速度信息獲得載體的位置和速度信息；

觀測量轉換單元，用于將載體的位置和速度信息轉換成第一偽距和第一偽距率；

組合信息融合單元，上述第一偽距、第一偽距率結合經GPS天線接收并轉換得到第二偽距和第二偽距率獲得多普勒頻率估計值。

所述加速度計組包括六個加速度計；六個所述加速度計設置在以GPS天線為中心的正方體上；所述加速度計分布在正方體各平面對角線的中點。

所述導航解算單元為SINS模塊。

一種輔助GPS接收機實現信號平穩跟蹤的方法，其特征在于包括以下步驟：

A、通過設置在載體上的加速度計組各加速度計輸出的比力獲得載體的位置和速度信息，并轉換為第一偽距和第一偽距率；

B、設置在載體上的GPS天線接收的GPS信號送入射頻前端經轉換和處理獲得第二偽距和第二偽距率；

C、第一偽距、第一偽距率、第二偽距、第二偽距率結合組合濾波器獲得多普勒頻率估計值，并將上述多普勒頻率估計值作為跟蹤環路的中心頻率輔助跟蹤環路。

上述步驟A包括以下分步驟：

A1、讀取加速度計組各加速度計的比力輸出信息，進行比力計算，獲得載體的線加速度和角加速度信息；

A2、將獲得的角加速度信息經姿態計算獲得載體的角速度信息；

A3、將獲得的線加速度和角速度信息經導航解算獲得載體的位置和速度信息；

A4、將獲得的位置和速度信息經觀測量轉換單元轉換得到第一偽距和第一偽距率。

上述步驟B包括以下分步驟：

B1、GPS天線接收GPS信號并送入射頻前端；

B2、射頻前端將GPS信號通過功率放大、濾波、頻率轉換和模數轉換后轉化為中頻數字信號，并輸送到信號捕獲單元和信號跟蹤單元；

B3、信號捕獲單元根據接收到的中頻數字信號，調節偽碼發生器和本地振蕩器使本地偽碼相位及載波頻率與中頻數字信號的偽碼相位和載波頻率粗略對齊，并將上述本地偽碼相位和載波頻率作為初始化信息輸送給信號跟蹤單元；

B4、信號跟蹤單元的載波數控振蕩器、C/A碼數控振蕩器和載波相位鑒定器根據接收到的初始化信息結合接收到的中頻數字信號，使本地C/A碼相位和載波頻率與中頻數字信號的偽碼相位和載波頻率精確對齊后，獲得載波頻率和C/A碼相位；

B5、位同步和幀同步單元將接收到的信號跟蹤單元的信息進行位同步和幀同步后，獲得第二偽距、第二偽距率信息，并解調出導航電文；上述導航電文中包括GPS衛星星歷，將上述數據送入組合信息融合單元。

上述步驟C包括以下分步驟：