[發明專利]一種基于北斗的地基增強系統載波相位平滑偽距方法

在審

• 申請號: 201811240533.1
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109541659A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 胡杰;嚴勇杰;石瀟竹;李賀;單堯
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十八研究所
• 主分類號: G01S19/43
• 分類號: G01S19/43;G01S19/40
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華

本發明公開了一種基于北斗的地基增強系統載波相位平滑偽距方法，為了探測載波相位是否存在周跳，根據偽距與載波相位觀測值計算載波差量，并利用Gaussian膨脹法確定載波差量周跳判決門限值；為了減小異常電離層干擾對載波相位平滑偽距精度影響，通過計算偽碼?載波偏離度以自適應調節Hatch濾波器平滑窗口時間長度，當電離層出現異常時減小載波相位在平滑濾波器中的權重。本發明能夠有效提高偽距平滑精度，同時能夠提高機載端位置計算精度。

技術領域

本發明屬于星基導航增強系統領域，具體涉及一種基于北斗的地基增強系統載波相位平滑偽距方法。

背景技術

飛機的精密進近與著陸是飛行過程中最為關鍵的階段，其對導航系統精度與完好性的要求較高，將北斗作為一種主要的導航設備應用于飛機的進近與著陸是未來民用航空導航的發展趨勢。民用航空導航使用的北斗標準定位服務，難以滿足其在定位精度、連續性、完好性和可用性等方面的需求，因此出現了基于北斗的各種增強系統，其中地基增強系統(Ground Based Augmentation System,GBAS)通過差分定位提高了衛星導航精度，并增加了一系列完好性監測算法，能夠為機場覆蓋終端區空域范圍內的配置相應機載設備的飛機提供I類(CAT-I)甚至更高等級精密進近、著陸引導服務.美國、歐洲、日本等先后開展了基于全球定位系統(global positioning system，GPS)的地基增強系統研究工作，其中美國Honeywell公司研制的滿足CAT-I類精密進近GBAS于2009年獲得首次系統設計認證，澳大利亞悉尼機場于2009年安裝了Honeywell研制的SLS-4000型GBAS。我國的北斗衛星導航系統(Beidou Navigation System,BDS)截止2012年已經具備向亞太地區提供無源定位、導航與授時服務，2014年我國正式啟動基于BDS的地基增強系統工程建設，目前已經投入使用，在全國建設了150個框架基站，能夠提供米級精度的定位服務。目前國內科研院所正在積極開展基于北斗的差分定位與完好性監測等相關研究工作。

地基增強系統基準站接收機能夠實時接收衛星信號并根據衛星的軌道參數計算得到衛星的空間位置坐標，利用衛星的空間位置坐標以及基準站的精確位置信息可以得到基準站與衛星的幾何距離值，與衛星播發的偽距信息進一步可以得到偽距差分修正值。由于一個C/A碼的波長約300m，其測量噪聲誤差一般為波長的1％，即為3m，同時多路徑誤差會影響偽距測量精度，而載波相位測量值雖然含有整周模糊度，但是其非常平滑，其精度高達毫米量級。載波相位平滑偽距將偽距無整周模糊度與載波相位觀測量高精度的特點相結合，能夠有效提高偽距測量精度。目前用于偽距平滑的方法主要有Hatch濾波器和Kalman濾波器，這兩種方法都能實現偽距的平滑，但是對平滑過程中電離層異常以及相位周跳的研究較少。

發明內容

發明目的：針對現有技術的不足，本發明提出一種基于北斗的地基增強系統載波相位平滑偽距方法，利用偽距與載波相位觀測值計算載波差量，從而判斷載波相位是否存在周跳，進一步當載波相位無周跳發生時，根據偽距與載波相位觀測值計算偽碼-載波偏離度，以此判斷電離層是否存在異常，如果電離層發生異常，則自適應調節Hatch濾波器平滑窗口時間大小，克服異常電離層干擾對偽距平滑精度影響。

技術方案：本發明所述的一種基于北斗的地基增強系統載波相位平滑偽距方法，包括以下步驟：

步驟1，根據北斗衛星導航系統(Beidou Navigation System,BDS)接收機偽距與載波相位觀測值計算載波差量，并與計算得到的載波差量門限值進行比較，如果載波差量大于載波差量門限值，說明載波相位發生周跳，則初始化濾波器，否則根據偽距與載波相位觀測值計算偽碼-載波偏離度值，并與設置的偽碼-載波偏離度門限值進行比較；

步驟2，如果偽碼-載波偏離度大于門限值，則說明電離層發生異常，此時平滑窗口時間為T1，如果偽碼-載波偏離度不大于門限值，說明電離層較為平穩，此時設置平滑窗口時間為T2，利用Hatch濾波器對偽距進行平滑；