[發(fā)明專利]一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)及提高接收機(jī)定位精度的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011536210.4
• 申請(qǐng)日: 2020-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN112731485A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋揮師;趙海龍;徐雄偉;劉曉燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大唐半導(dǎo)體設(shè)計(jì)有限公司
• 主分類號(hào): G01S19/37
• 分類號(hào): G01S19/37;G01S19/33;G01S19/28
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 解婷婷;栗若木

本發(fā)明公開了一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)，以及提高衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)定位精度的方法，提高了衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的定位精度。所述方法包括：接收機(jī)預(yù)先確定一參考衛(wèi)星，在完成幀同步后，對(duì)所有衛(wèi)星的信號(hào)進(jìn)行采樣，統(tǒng)計(jì)采樣值；根據(jù)統(tǒng)計(jì)的采樣值分別計(jì)算其他衛(wèi)星與所述參考衛(wèi)星的傳播時(shí)間差，以所述參考衛(wèi)星的信號(hào)傳播時(shí)間為基準(zhǔn)計(jì)算其他每個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)傳播時(shí)間。采用本發(fā)明實(shí)施例方法和接收機(jī)，使得每顆衛(wèi)星的信號(hào)傳播時(shí)間值更為精確，由信號(hào)傳播時(shí)間計(jì)算得到的偽距值更為精確，進(jìn)而提高了衛(wèi)星導(dǎo)航定位精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)，尤指一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)及提高衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收機(jī)定位精度的方法。

背景技術(shù)

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，簡(jiǎn)稱GNSS)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。目前，主要有四個(gè)全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)：美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioning System，簡(jiǎn)稱GPS)、中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Compass或Bei Dou，簡(jiǎn)稱BD)、俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，簡(jiǎn)稱GLONASS)、歐盟推出的規(guī)模最大的民用衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，即伽利略(Galileo)系統(tǒng)。其中，GPS發(fā)展最為成熟，BD和GLONASS已經(jīng)取得階段性進(jìn)展，而伽利略系統(tǒng)還處于起步階段。

隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)和應(yīng)用的飛速發(fā)展，為了提高導(dǎo)航定位的精度和可用性、連續(xù)性、完好性，單衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)已經(jīng)不能滿足用戶的需求。接收機(jī)生產(chǎn)商已逐步轉(zhuǎn)向多模系統(tǒng)接收機(jī)，即接收機(jī)同時(shí)支持多個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)。目前已經(jīng)出現(xiàn)的有雙模，三模等導(dǎo)航接收機(jī)，隨著工藝的提高和導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展與完善，可以預(yù)見將來(lái)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)會(huì)有更多的導(dǎo)航系統(tǒng)集成在一起。

導(dǎo)航定位解算的基本思路是根據(jù)衛(wèi)星的基本信息和GNSS接收機(jī)的觀測(cè)量計(jì)算接收機(jī)的位置。接收機(jī)的定位精度是接收機(jī)最核心也是用戶最關(guān)心的性能指標(biāo)之一。提高接收機(jī)定位精度有很多方法，對(duì)觀測(cè)量進(jìn)行預(yù)處理是一種計(jì)算量較小，較容易實(shí)現(xiàn)的一種方法，因而吸引了很多研究。衛(wèi)星導(dǎo)航定位中GNSS接收機(jī)的觀測(cè)量主要是偽距和多普勒頻移，而定位中將偽距作為觀測(cè)量，偽距的表達(dá)式為：

ρ＝LightSpeed*TravelTime (1)

其中，LightSpeed為光速，在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是常量，即LightSpeed＝299792458m/s；TravelTime為信號(hào)的傳播時(shí)間，即從衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射到接收機(jī)接收到信號(hào)所需要的時(shí)間，信號(hào)傳播時(shí)間的精度直接決定了觀測(cè)量偽距值的精度。

目前，最常用的解算方法為最小二乘法定位(LSQ)和卡爾曼濾波法定位(KF)，它們的定位方程和觀測(cè)方程同為

其中，(x,y,z)為衛(wèi)星的位置坐標(biāo)；(X,Y,Z)為接收機(jī)的位置坐標(biāo)的預(yù)設(shè)值；δt_(u)為接收機(jī)的時(shí)鐘偏差，單位：米；ρ為偽距的測(cè)量值。由式(2)可知，偽距的測(cè)量值的精度直接影響導(dǎo)航定位精度。由式(1)可知，當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)的傳播時(shí)間有1ms的偏差，將給偽距帶來(lái)近300km的偏差，這樣的誤差在導(dǎo)航定位中是不能容忍的。所以，為了提高衛(wèi)星導(dǎo)航定位精度，就必須提高衛(wèi)星信號(hào)的傳播時(shí)間的計(jì)算精度。

目前，衛(wèi)星信號(hào)的傳播時(shí)間主要是通過衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射時(shí)間和接收機(jī)的信號(hào)接收時(shí)間計(jì)算，即

TravelTime＝t_(u)-t_(s) (3)

其中，t_(u)為接收機(jī)的信號(hào)接收時(shí)間，t_(s)為衛(wèi)星的信號(hào)發(fā)射時(shí)間。

t_(s)為導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)時(shí)。信號(hào)完成位同步和幀同步以后可以精確的計(jì)算出信號(hào)發(fā)射時(shí)間。