[發明專利]一種北斗導航系統三頻載波相位整周模糊度確定方法

有效

• 申請號: 201310713459.1
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103675874A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 苗贏;趙曉峰
• 申請（專利權）人: 北京遙測技術研究所;航天長征火箭技術有限公司
• 主分類號: G01S19/44
• 分類號: G01S19/44
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明屬于北斗衛星導航應用技術領域，具體地，涉及一種北斗導航系統三頻載波相位整周模糊度確定方法。

背景技術

隨著我國北斗衛星導航系統的迅速建設，北斗導航系統即將為全球范圍內的用戶提供導航定位服務。北斗導航信號的一個顯著特點是同時提供B1、B2、B3三個頻率的載波信號，目前，通過衛星導航進行高精度導航定位，主要采用接收機的B1、B2、B3三個頻率載波相位測量數據作為導航定位觀測量。然而，這三個頻率的載波相位測量數據中均存在整周模糊度未知數需要解算，因此對B1、B2、B3三個頻率上載波相位整周模糊度進行快速、準確地確定，是實現北斗載波相位高精度導航定位的關鍵。

北斗導航信號的一個顯著特點是同時提供B1、B2、B3三個頻率的載波信號，通過對三個頻率的載波相位測量數據進行線性組合，可以得到不同波長特性的載波相位線性組合。這些載波相位線性組合根據波長從大到小，可以分為超寬巷、寬巷、窄巷等線性組合。目前國內外常用的三頻載波相位整周模糊度確定方法主要是無幾何模式解算，如針對Galileo系統的TCAR方法和針對GPS系統的CIR方法等，這些方法在實質上是等價的，都是以bootstrapping算法為基礎，在消除幾何誤差影響的前提下，采用簡單的四舍五入逐級取整方法，由超寬巷組合確定寬巷組合整周模糊度，再由寬巷組合確定窄巷組合整周模糊度，最終由超寬巷組合模糊度、寬巷組合模糊度、窄巷組合模糊度對B1、B2、B3三個基本頻率上的整周模糊度進行確定。

這種單純的無幾何模式逐級取整法具有一定的缺陷，即在以載波相位寬巷組合為初始值確定載波相位窄巷組合整周模糊度的這一步過程中，由于估算誤差接近1/2窄巷波長，因此，在原始載波相位測量噪聲較大的情況下，極易導致窄巷組合模糊度的計算結果偏離真實值，進而造成B1、B2、B3頻率上載波相位整周模糊度的確定結果發生錯誤。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種北斗導航系統三頻載波相位整周模糊度確定方法。

本發明利用超寬巷組合測量精度較高的優點，通過本發明提出的選取準則，選取出特定的最優超寬巷、次優超寬巷、窄巷載波相位組合觀測值。在對窄巷載波相位組合的整周模糊度進行估算的步驟中，本發明提出通過選取特定的系數將最優超寬巷、次優超寬巷、窄巷載波相位組合觀測值構成“幾何無關且消電離層組合”。通過“幾何無關且消電離層組合”，消除原始觀測量中的軌道誤差、時鐘誤差、電離層誤差影響，使窄巷載波相位組合的整周模糊度估算僅受隨機測量噪聲影響。然后，通過對多歷元的窄巷載波相位整周模糊度的估算結果取平均值的方法，消除隨機噪聲誤差，得到準確的窄巷載波相位整周模糊度。進而提高北斗衛星導航信號B1、B2、B3三個頻率的載波相位整周模糊度確定的正確率。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案包括：

一種北斗導航系統三頻載波相位整周模糊度確定方法，包括以下步驟：

（1）根據北斗衛星導航信號B1、B2、B3三個載波頻率的特點，對三個載波頻率的載波測量數據分別乘以不同的系數進行線性組合，構成載波相位組合觀測值，其中，所述不同的系數為滿足各系數之和為0的整數組合；然后在不同的載波線性組合中，按照組合波長盡可能大且電離層系數盡可能小的標準，選出最優、次優的兩組組合作為最優超寬巷、次優超寬巷載波相位組合觀測值，同時，按照組合波長盡可能小且電離層系數也盡可能小的標準，選出一組窄巷載波相位組合觀測值；

（2）將步驟（1）中選出的最優超寬巷載波相位組合觀測值與三個載波頻率的雙差偽距線性組合觀測值相減，然后對差值就近取整，確定出最優超寬巷載波相位組合的整周模糊度；

（3）根據步驟（2）中確定的最優超寬巷載波相位組合的整周模糊度和最優超寬巷載波相位組合觀測值計算出最優超寬巷載波相位偽距，并據以更新接收機與導航衛星間的偽距信息；

（4）將步驟（1）中選出的次優超寬巷載波相位組合觀測值與步驟（3）中更新后的偽距相減，然后對差值就近取整，確定出次優超寬巷載波相位組合的整周模糊度，并根據次優超寬巷載波相位組合觀測值和次優超寬巷載波相位組合的整周模糊度計算出次優超寬巷載波相位偽距；