[發(fā)明專利]一種利用GNSS單星信號(hào)的導(dǎo)航定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611141011.7
• 申請(qǐng)日: 2016-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN106842256B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷文英;邊朗;郝博;吳國(guó)春;蒙艷松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01S19/37
• 分類號(hào): G01S19/37;G01S19/42
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

本發(fā)明一種利用GNSS單星信號(hào)的導(dǎo)航定位方法。首先選擇頻率穩(wěn)定度優(yōu)于一定指標(biāo)的時(shí)鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，得到不同時(shí)刻單顆GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的位置和偽距；其次，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行下采樣，選取用于導(dǎo)航位置解算的MEO衛(wèi)星或IGSO衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；最后，通過迭代求解計(jì)算接收機(jī)自身的位置并輸出定位結(jié)果。本發(fā)明克服了GNSS導(dǎo)航定位方法在小于四顆觀測(cè)衛(wèi)星時(shí)無(wú)法使用的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了僅觀測(cè)單顆GNSS信號(hào)的高精度導(dǎo)航定位。本發(fā)明方法需要觀測(cè)的GNSS衛(wèi)星數(shù)少、定位精度高，可解決月球接收機(jī)僅測(cè)量一顆GNSS衛(wèi)星信號(hào)時(shí)的自身導(dǎo)航定位難題，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)地球上多徑、多遮擋環(huán)境下，接收機(jī)的導(dǎo)航定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用GNSS單星信號(hào)的導(dǎo)航定位方法。

背景技術(shù)

在“月球?qū)Ш叫盘?hào)接收機(jī)工程樣機(jī)研制”項(xiàng)目任務(wù)中，月球探測(cè)器在月球表面需要對(duì)其自身位置進(jìn)行定位，然而月球距地球較遠(yuǎn)，月球接收機(jī)無(wú)法對(duì)GNSS信號(hào)進(jìn)行有效捕獲和跟蹤，因此無(wú)法通過接收四顆以上GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)其自身的導(dǎo)航定位。月球接收機(jī)自身的導(dǎo)航定位是探月工程中亟待解決的問題之一。在“基于XX單星導(dǎo)航定位技術(shù)”863項(xiàng)目任務(wù)中，針對(duì)應(yīng)急響應(yīng)單星導(dǎo)航定位的任務(wù)需求，需要研究基于單星測(cè)量的導(dǎo)航定位關(guān)鍵技術(shù)、研究原理樣機(jī)并開展地面驗(yàn)證試驗(yàn)。在GNSS系統(tǒng)收到干擾或失效時(shí)，采用單星進(jìn)行應(yīng)急導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)自身定位，具有較強(qiáng)的軍用需求和研究?jī)r(jià)值。此外，當(dāng)?shù)孛嫔螱NSS接收機(jī)位于城市、山區(qū)、山谷、峽谷、密林等多徑、多遮擋環(huán)境中，由于不能同時(shí)接收到四顆以上的GNSS衛(wèi)星信號(hào)，從而導(dǎo)致其定位功能的失效。因此，亟需研究多徑、多遮擋環(huán)境下接收小于四顆觀測(cè)GNSS衛(wèi)星信號(hào)時(shí)接收機(jī)自身的導(dǎo)航定位方法，其在密林等隱蔽環(huán)境下車輛的自身定位、山區(qū)環(huán)境下人員的導(dǎo)航定位等方面具有重要意義和價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用GNSS單星信號(hào)的導(dǎo)航定位方法，解決了GNSS接收機(jī)在僅接收單顆GNSS衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，對(duì)其自身的導(dǎo)航定位問題。

本方法的技術(shù)方案是：一種利用GNSS單星信號(hào)的導(dǎo)航定位方法，包括以下步驟：

1)選擇頻率穩(wěn)定度優(yōu)于預(yù)設(shè)指標(biāo)的時(shí)鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，得到不同時(shí)刻單顆GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的位置和偽距；令Ω_x,y,z和Ω_ρ分別為t₁到t_N時(shí)刻內(nèi)能觀測(cè)到GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的坐標(biāo)集合和偽距集合，按式(1)和式(2)分別記錄t_i,i＝1,2,...t_N時(shí)刻所有可見的GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的位置和偽距；

式中分別是第一、第二、第三顆衛(wèi)星時(shí)分可見時(shí)的地心地固坐標(biāo)位置；分別是測(cè)量獲得的第一、第二、第三顆衛(wèi)星時(shí)分可見時(shí)經(jīng)過電離層和對(duì)流層誤差修正后的偽距，當(dāng)t_i時(shí)刻的衛(wèi)星j不可見時(shí)j＝1,2,3；

在t_i時(shí)刻，衛(wèi)星j在地心地固坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為x⁽ⁱ⁾＝(x⁽ⁱ⁾,y⁽ⁱ⁾,z⁽ⁱ⁾)^T，接收機(jī)鐘差δt_u，接收機(jī)的真實(shí)位置(u_x,u_y,u_z)^T以及經(jīng)過電離層和對(duì)流層誤差修正后的偽距之間的關(guān)系如式(3)所示

其中c為光速；

2)對(duì)單顆GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星的位置和偽距進(jìn)行下采樣，得到下采樣后的衛(wèi)星位置和偽距；

3)選取合適的MEO衛(wèi)星或IGSO衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

對(duì)于MEO或IGSO衛(wèi)星，令定位結(jié)果優(yōu)于100m，其數(shù)據(jù)觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)度大于48分鐘；