[發明專利]基于垂直投影的北斗衛星定位精度評估改進方法及系統

在審

• 申請號: 202111009866.5
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113866801A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 賈小波;李軍華;劉潔;謝成玉;肖佳敏;職喬;張磊磊;王連備;賈鵬;董德柱
• 申請（專利權）人: 鄭州威科姆華大北斗導航科技有限公司
• 主分類號: G01S19/39
• 分類號: G01S19/39;G01S19/40;G01S19/42
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 張立強

本發明公開一種基于垂直投影的北斗衛星定位精度評估改進方法及系統，該方法包括：根據衛星廣播電文和偽距信息進行衛星位置信息解算后，對北斗系統的GEO衛星和IGSO衛星的位置信息進行垂直投影處理，得到GEO衛星和IGSO衛星的修正位置信息；根據處理后的北斗系統的GEO衛星和IGSO衛星的修正位置信息，以及北斗系統的MEO衛星采集的定位信息進行定位解算，得到定位精度衰減因子，進行定位精度評估。本發明將經過垂直投影法得到GEO衛星和IGSO衛星的修正位置信息參與到定位精度衰減因子的運算中，因為把所有衛星都基于MEO衛星的軌道，得到的定位精度衰減因子更能客觀的反映定位精度，在不影響使用衛星數量的條件下，改善定位精度評估方法。

技術領域

本發明屬于衛星定位技術領域，尤其涉及一種基于垂直投影的北斗衛星定位精度評估改進方法及系統。

背景技術

北斗衛星導航系統(以下簡稱北斗系統)按照“三步走”戰略建設發展。北斗一號系統1994年啟動建設，2000年投入使用，采用有源定位體制，為中國用戶提供定位、授時、廣域差分和短報文通信服務。北斗二號系統2004年啟動建設，2012年投入使用，在兼容北斗一號系統技術體制基礎上，增加無源定位體制，為亞太地區用戶提供定位、測速、授時和短報文通信服務。北斗三號系統2009年啟動建設，2020年投入使用，在北斗二號系統的基礎上，進一步提升性能、擴展功能。

2020年7月31日中國正式宣布斗三號全球衛星導航系統正式開通，將為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務。北斗系統已全面服務交通運輸、公共安全、救災減災、農林牧漁等行業，融入電力、金融、通信等基礎設施，廣泛進入大眾消費、共享經濟和民生領域，深刻改變著人們的生產生活方式，產生了顯著的經濟和社會效益。

北斗二號標稱空間星座由5顆地球靜止軌道(GEO)衛星、7顆傾斜地球同步軌道(IGSO)衛星和3顆中圓地球軌道(MEO)衛星組成。GEO衛星軌道高度35786千米，分別定點于東經80度、110.5度和140度；IGSO衛星軌道高度35786千米，軌道傾角55度；MEO衛星軌道高度21528千米，軌道傾角55度。

北斗三號標稱空間星座由3顆地球靜止軌道(GEO)衛星、3顆傾斜地球同步軌道(IGSO)衛星和24顆中圓地球軌道(MEO)衛星組成。GEO衛星軌道高度35786千米，分別定點于東經80度、110.5度和140度；IGSO衛星軌道高度35786千米，軌道傾角55度；MEO衛星軌道高度21528千米，軌道傾角55度，分布于Walker24/3/1星座。

綜上所述，北斗系統在軌的服務衛星共計45顆，包括北斗二號衛星15顆，北斗三號衛星30顆，RNSS服務由北斗二號和北斗三號星座聯合提供。北斗系統可與其他全球衛星導航系統(GNSS)實現兼容與互操作。

北斗衛星接收機主要由基帶信號處理和導航解算兩部分組成。其中基帶信號處理部分主要包括對衛星信號的搜索、捕獲、跟蹤、偽距計算、導航數據解碼等工作。導航解算部分主要包括根據導航數據中的星歷參數實時進行各可視衛星位置計算；根據導航數據中各誤差參數進行星鐘誤差、相對論效應誤差、地球自轉影響、信號傳輸誤差(主要包括電離層實時傳輸誤差及對流層實時傳輸誤差)等各種實時誤差的計算，并將其從偽距中消除；根據上述結果進行接收機PVT(位置、速度、時間)的解算；對各精度衰減因子(DOP)進行實時計算和監測以確定定位解的精度。

在衛星定位中，當可測的衛星多于4顆，而接收機能同時跟蹤衛星的數目較少時，為了獲得最小的精度衰減因子，便存在選擇使上述六面體體積為最大的衛星星座問題，即所謂選星問題。為此，原則上應在可測衛星中，選擇各種可能的4顆衛星的組合來計算相應的GDOP(或PDOP)，并選取其中GDOP為最小的一組衛星進行觀測。這一工作目前由用戶接收機自動地完成。