[發明專利]一種適應于雙天線動態定向的聯合周跳探測方法

有效

• 申請號: 202011420139.3
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112505733B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 李健;馮大林;侯曉亞
• 申請（專利權）人: 北京理工雷科電子信息技術有限公司
• 主分類號: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37;G01S19/44
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗

本發明公開了一種適應于雙天線動態定向的聯合周跳探測方法。本發明首先通過多普勒頻率對大周跳進行探測；然后采用雙頻GF對小周跳進行探測；若檢測確認無周跳的衛星PDOP值滿足條件，則通過該衛星子集已固定的整周模糊度計算基線向量，并反算其他衛星的整周模糊度以此判斷是否發生周跳；否則構建歷元間載波相位三差觀測量進行進一步周跳探測，通過計算前后歷元基線變化量及其中誤差，判斷是否存在發生周跳的衛星。本發明將三種周跳探測方法進行有機結合，三種周跳探測方法互相補充，綜合判別，在最大程度上降低錯檢概率以應對各類應用場景。

技術領域

本發明涉及GNSS(Global?Navigation?Satellite?System,全球導航衛星系統)載波相位差分技術領域，具體涉及一種適應于雙天線動態定向的聯合周跳探測方法。

背景技術

隨著科學技術的飛速發展，人類的活動領域得以不斷擴展，從深海到陸地甚至到外大氣層都有人類活動的痕跡，伴隨著人類活動領域的不斷擴展，衛星、飛機、導彈、運動平臺的穩定、微波通信天線的自動跟蹤、勘探和探測等研究活動都需要定向導航技術。因此，定向導航技術的研究在科學研究、工程領域中具有重要的意義。與傳統的定向導航技術(如，陀螺尋北裝置、磁羅經、無線電導航儀和電子羅盤等)相比，GNSS定向具有精度高、結構簡單、價格便宜等優勢，且其精度不會隨著時間而減弱，是其它定向系統無法比擬的。除此之外，GNSS定向不像紅外那樣受掃描范圍的限制，沒有范圍和黑夜的限制，也沒有陀螺漂移的問題。因此，GNSS定向系統具有巨大的應用潛力，深入地對其進行研究和開發具有重要的意義。

GNSS定向是通過采用雙天線載波相位差分求解基線向量來實現的。由于載波相位觀測量精度可達毫米級，因此，在兩個天線距離3米的情況下，定向精度可達1mil。但是，由于載波相位存在整周模糊度，在利用載波相位進行基線解算之前必須首先確定每顆衛星載波相位的整周模糊度，這個過程叫做整周模糊度固定。整周模糊度固定的過程繁瑣、計算量較大，然而一旦固定，正常情況下不會發生變化，即我們可以延續之前的固定結果，直接利用高精度的載波相位觀測量求解基線向量，并得到高精度的定向結果。但是，由于衛星導航載波信號微弱，在收到遮擋或干擾的情況下極易發生周跳，如果對于發生周跳的載波信號，我們仍然采用之前固定的結果，就會對最終的定向精度產生嚴重的影響。因此，必須對載波相位進行周跳探測。

周跳探測的方法有很多，但是每種方法都存在其局限性，尤其對于單頻模式在動態場景下發生的小周跳，目前來說沒有一種有效的方法可以對其進行直接的探測。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種適應于雙天線動態定向的聯合周跳探測方法，針對動態場景，綜合運用多種周跳探測方法對載波相位周跳進行探測，能有效實現各種應用模式下的周跳探測。

本發明的適應于雙天線動態定向的聯合周跳探測方法，包括如下步驟：

步驟1，采用多普勒頻率對大周跳進行探測，進而執行步驟2，但接收機若為單頻模式，則跳過步驟2、3，直接執行步驟4；

步驟2，采用雙頻GF法對小周跳進行探測，進而執行步驟3；

步驟3，計算經步驟1、步驟2未探測出周跳的衛星PDOP值，若PDOP大于或等于設定的閾值A，則執行步驟4；若PDOP小于設定的閾值A，則執行步驟5；

步驟4，采用改進的三差法對小周跳做進一步探測，進而執行步驟5；

其中，構建歷元間載波相位三差觀測量T如下：

T(k)＝H(k)[B(k)-B(k-1)]＝H(k)ΔB(k)

其中，B為雙天線基線向量，H為觀測向量；

聯合所有未探測出周跳的衛星三差觀測量求解基線向量變化量ΔB(k)，并計算中誤差rms；若rms小于或等于設定閾值B，則認為所有衛星均無周跳；若rms大于設定閾值B，則進行如下判別：