[發(fā)明專利]一種基于雙天線適應(yīng)姿態(tài)變換的北斗接收機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202111164961.2
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN114114354A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘爽;馮林平;丁浩;孫東平;丁文強(qiáng);范作娥;顏光耀;崔沁青
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍潛艇學(xué)院
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發(fā)明公開一種基于雙天線適應(yīng)姿態(tài)變換的北斗接收機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括飛行器和導(dǎo)航定位模塊；導(dǎo)航定位模塊包括基帶信號捕捉模塊、導(dǎo)航處理模塊、偽距補(bǔ)償模塊、定位解算模塊和數(shù)據(jù)庫。方法步驟為：1)每路天線發(fā)送衛(wèi)星導(dǎo)航射頻信號；2)得到衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號；3)解碼得到衛(wèi)星導(dǎo)航觀測量信息，并發(fā)送至導(dǎo)航處理模塊；4)提取出天線到每個衛(wèi)星的偽距；5)計算出飛行器中心位置到每個衛(wèi)星的修正偽距Ρ’；6)所述定位解算模塊接收對飛行器中心位置到每個衛(wèi)星的修正偽距Ρ’進(jìn)行解算，得到飛行器位置。本發(fā)明采用一種新的雙天線定位方法，解決雙天線信號衰減3dB的弊端，以提升高動態(tài)下的定位可靠性問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，具體是一種基于雙天線適應(yīng)姿態(tài)變換的北斗接收機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著北斗衛(wèi)星成熟，各種飛行器也越來越多的裝備北斗接收機(jī)，以提搞導(dǎo)航精度。但是某些飛行器在空中飛行時，并不像飛機(jī)那樣平穩(wěn)，飛行的姿態(tài)是任意的，可能會旋轉(zhuǎn)，可能會俯沖，或者急速轉(zhuǎn)彎等，而衛(wèi)星接收機(jī)是依靠衛(wèi)星天線接收天空的衛(wèi)星信號進(jìn)行定位的，定位精度與接收的衛(wèi)星個數(shù)，以及衛(wèi)星的DOP分布直接相關(guān)，如果接收的衛(wèi)星信號大多來自半邊天空，見圖1，另一半天空中的衛(wèi)星接收不到，北斗衛(wèi)星接收機(jī)的定位精度將急速下降，定位可靠性下降。為應(yīng)對飛行器姿態(tài)變化帶來的定位可靠性問題，目前普遍采用的方案是雙天線，或者多天線，部署在飛行器的不同部位，見圖2，然后將多個天線的信號射頻合路為一路信號，形成一個擬合的全向天線，見圖5，以應(yīng)對姿態(tài)變換時方向性問題。該方案具有一定的效果，但是通過雙天射頻信號的直接擬合，導(dǎo)致信號衰減3dB，多天線擬合的射頻信號衰減更為嚴(yán)重呈指數(shù)升高。射頻鏈路造成衰減，將原本微弱的衛(wèi)星信號變得更為微弱，使得高動態(tài)定位難以實現(xiàn)，定位結(jié)果得不到保障，所以目前大多采用雙天線技術(shù)，以平衡信號衰減和姿態(tài)變換下收星質(zhì)量的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于雙天線適應(yīng)姿態(tài)變換的北斗接收機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，包括飛行器和導(dǎo)航定位模塊。

所述飛行器上設(shè)置有n路天線。n≥2。n為正整數(shù)。

每路天線利用獨立的射頻通道向?qū)Ш蕉ㄎ荒K發(fā)送衛(wèi)星導(dǎo)航射頻信號。

所述導(dǎo)航定位模塊包括基帶信號捕捉模塊、導(dǎo)航處理模塊、偽距補(bǔ)償模塊、定位解算模塊和數(shù)據(jù)庫。

所述基帶信號捕獲模塊分別對每路衛(wèi)星導(dǎo)航射頻信號進(jìn)行采樣，得到衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號。采樣頻率記為f。每路衛(wèi)星導(dǎo)航射頻信號相互獨立；每路衛(wèi)星導(dǎo)航射頻信號經(jīng)過了下變頻處理。

所述基帶信號捕獲模塊對衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號進(jìn)行解碼，得到衛(wèi)星導(dǎo)航觀測量信息，并發(fā)送至導(dǎo)航處理模塊。

所述基帶信號捕獲模塊同時對n路衛(wèi)星導(dǎo)航射頻信號進(jìn)行采樣。

所述衛(wèi)星導(dǎo)航觀測量信息包括載波信息、衛(wèi)星擴(kuò)頻碼、電文原始信息和信號強(qiáng)度。

所述導(dǎo)航處理模塊對衛(wèi)星導(dǎo)航觀測量信息進(jìn)行解析，提取出天線到每個衛(wèi)星的偽距。

提取出天線到每個衛(wèi)星的偽距的步驟如下：

1)分別獲取每路衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號攜帶的衛(wèi)星導(dǎo)航觀測量信息。

2)判斷是否存在多路衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號攜帶同一衛(wèi)星導(dǎo)航觀測量信息的情況，若是，則根據(jù)信號強(qiáng)度和偽距殘差值選出一路衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號，并刪除其他衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號中對應(yīng)衛(wèi)星的導(dǎo)航觀測量信息。選出衛(wèi)星導(dǎo)航基帶信號的標(biāo)準(zhǔn)為：信號強(qiáng)度值最大和/或偽距殘差值最小。

所述偽距補(bǔ)償模塊對天線到每個衛(wèi)星的偽距進(jìn)行補(bǔ)償，計算出飛行器中心位置到每個衛(wèi)星的修正偽距Ρ’，并發(fā)送至定位解算模塊。

衛(wèi)星到飛行器中心位置的修正偽距Ρ’如下所示：

Ρ’＝Ρ+δ。 (1)