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基于北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)深組合實(shí)現(xiàn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了基于北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)深組合實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò)慣導(dǎo)系統(tǒng)輔助，為接收機(jī)載波跟蹤環(huán)提供精確的速度輔助，再利用載波跟蹤環(huán)閉環(huán)為碼跟蹤環(huán)提供載波輔助，消除載波跟蹤環(huán)和碼跟蹤環(huán)中的載體的大部分動(dòng)態(tài)因素，從而降低載波跟蹤環(huán)和碼跟蹤環(huán)的階數(shù)，將噪聲帶寬降低，實(shí)現(xiàn)了克服了緊組合技術(shù)無(wú)法改善接收機(jī)跟蹤衛(wèi)星信號(hào)的魯棒性和測(cè)量值的質(zhì)量，對(duì)接收機(jī)環(huán)路輔助后可將濾波器帶寬壓窄，提高接收機(jī)的高動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力、跟蹤靈敏度以及抗干擾性能的技術(shù)效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)深組合實(shí)現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星與慣性組合導(dǎo)航領(lǐng)域，尤其涉及基于北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接 收機(jī)深組合實(shí)現(xiàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)與慣性導(dǎo)航組合導(dǎo)航使用的組合方式主要有松組合、緊組 合以及深組合。市場(chǎng)上的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)主要采用的組合方式為松組合或緊組合方式。深 組合接收機(jī)目前有很多學(xué)校和科研單位都在研究，但是大多都還處于試驗(yàn)和驗(yàn)證階段，還 未發(fā)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)研發(fā)的同類(lèi)深組合衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)應(yīng)用于產(chǎn)品中。
[0003] 緊組合接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式為：慣導(dǎo)輸出定位、測(cè)速結(jié)果到接收機(jī)和卡爾曼濾波器， 接收機(jī)根據(jù)位置、速度和衛(wèi)星星歷可以更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)出衛(wèi)星信號(hào)的偽距和多普勒頻移 等，而這些測(cè)量預(yù)測(cè)值與接收機(jī)實(shí)際測(cè)量值形成誤差信號(hào)，再經(jīng)卡爾曼濾波器得到慣導(dǎo)子 系統(tǒng)定位、定速結(jié)果的校正量。衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)利用組合導(dǎo)航模塊計(jì)算出的衛(wèi)星偽距、偽距 率等信息輔助捕獲衛(wèi)星信號(hào)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信號(hào)的快速捕獲。同時(shí)，準(zhǔn)確的BD2 (北斗二代）衛(wèi) 星測(cè)量預(yù)測(cè)值還可以用來(lái)有效地檢測(cè)接收機(jī)實(shí)際測(cè)量值的正誤，排除那些比如遭多路徑影 響的錯(cuò)誤偽距、由反射波信號(hào)引起的異常多普勒頻移以及由失鎖或失周帶來(lái)的故障波相位 測(cè)量值等。
[0004] 雖然緊組合接收機(jī)能利用組合導(dǎo)航模塊計(jì)算出的衛(wèi)星偽距、偽距率等信息輔助捕 獲衛(wèi)星信號(hào)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信號(hào)的快速捕獲，并且也能檢測(cè)出一些錯(cuò)誤的BD2衛(wèi)星和傳感器測(cè) 量值，但是對(duì)于提高接收機(jī)跟蹤衛(wèi)星信號(hào)的魯棒性和改善接收機(jī)測(cè)量值的質(zhì)量基本上沒(méi)有 幫助，原因在于緊組合未有效降低跟蹤環(huán)路的動(dòng)態(tài)應(yīng)力誤差及噪聲。為了提高接收機(jī)性能， 可采用慣導(dǎo)輔助接收機(jī)環(huán)路實(shí)現(xiàn)深組合，進(jìn)而提高接收機(jī)的高動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力、跟蹤靈敏度 以及測(cè)量精度。
[0005] 綜上所述，本申請(qǐng)發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)實(shí)施例中發(fā)明技術(shù)方案的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)上 述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問(wèn)題： 在現(xiàn)有技術(shù)中，由于現(xiàn)有的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)與慣性導(dǎo)航組合導(dǎo)航主要使用松組合、緊 組合的組合方式，而緊組合未有效降低跟蹤環(huán)路的動(dòng)態(tài)應(yīng)力誤差及噪聲，導(dǎo)致對(duì)于提高接 收機(jī)跟蹤衛(wèi)星信號(hào)的魯棒性和改善接收機(jī)測(cè)量值的質(zhì)量基本上沒(méi)有幫助，所以，現(xiàn)有的衛(wèi) 星導(dǎo)航接收機(jī)與慣性導(dǎo)航組合導(dǎo)航方式存在無(wú)法提高接收機(jī)跟蹤衛(wèi)星信號(hào)的魯棒性和改 善接收機(jī)測(cè)量值的質(zhì)量，以及接收機(jī)的高動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力、跟蹤靈敏度以及測(cè)量精度較差的 技術(shù)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了基于北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)深組合實(shí)現(xiàn)方法，解決了現(xiàn)有 的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)與慣性導(dǎo)航組合導(dǎo)航方式存在無(wú)法提高接收機(jī)跟蹤衛(wèi)星信號(hào)的魯棒性 和改善接收機(jī)測(cè)量值的質(zhì)量，以及接收機(jī)的高動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力、跟蹤靈敏度以及測(cè)量精度較 差的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了克服了緊組合技術(shù)無(wú)法改善接收機(jī)跟蹤衛(wèi)星信號(hào)的魯棒性和測(cè)量值 的質(zhì)量，對(duì)接收機(jī)環(huán)路輔助后可將濾波器帶寬壓窄，提高接收機(jī)的高動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力、跟蹤靈 敏度以及抗干擾性能的技術(shù)效果。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了基于北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī) 深組合實(shí)現(xiàn)方法，所述方法包括： 首先，接收機(jī)在捕獲到北斗二代衛(wèi)星后將北斗二代系統(tǒng)時(shí)間和衛(wèi)星信息發(fā)送到組合導(dǎo) 航模塊，同時(shí)，慣導(dǎo)將所述北斗二代的位置和速度發(fā)送到所述組合導(dǎo)航模塊； 然后，所述組合導(dǎo)航模塊根據(jù)所述接收機(jī)和所述慣導(dǎo)發(fā)送的信息進(jìn)行偽距和多普勒預(yù) 測(cè)； 然后，所述組合導(dǎo)航模塊對(duì)預(yù)測(cè)的偽距、偽距率、加速度和加加速度進(jìn)行卡爾曼濾波， 得出偽距和多普勒頻移估計(jì)值； 然后，所述組合導(dǎo)航模塊將濾波結(jié)果返回到所述接收機(jī)，所述接收機(jī)利用上一時(shí)刻偽 距和偽距率信息推算當(dāng)前時(shí)刻的環(huán)路DDS值輔助載波環(huán)路跟蹤，減小環(huán)路濾波器的濾波帶 寬，同時(shí)對(duì)INS/DR傳感器進(jìn)行偏差校正； 最后，所述組合導(dǎo)航模塊利用所述慣導(dǎo)的位置、速度和卡爾曼濾波得出的位置與速度 誤差估計(jì)值擬合出最優(yōu)位置和速度估計(jì)值。
[0008] 進(jìn)一步的，所述接收機(jī)在捕獲到北斗二代衛(wèi)星后將北斗二代系統(tǒng)時(shí)間和衛(wèi)星信息 發(fā)送到組合導(dǎo)航模塊具體為：所述接收機(jī)在捕獲到北斗二代衛(wèi)星后將北斗二代系統(tǒng)時(shí)間和 衛(wèi)星信息以第一數(shù)據(jù)更新率發(fā)送到組合導(dǎo)航模塊，所述組合導(dǎo)航模塊將濾波結(jié)果返回到所 述接收機(jī)具體為：所述組合導(dǎo)航模塊將濾波結(jié)果以所述第一數(shù)據(jù)更新率返回到所述接收 機(jī)。
[0009] 進(jìn)一步的，所述接收機(jī)和所述組合導(dǎo)航模塊以及所述慣導(dǎo)和所述組合導(dǎo)航模塊之 間采用TI公司DSP芯片自帶的EMIF接口總線(xiàn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0010] 進(jìn)一步的，所述接收機(jī)利用上一時(shí)刻偽距和偽距率信息推算當(dāng)前時(shí)刻的環(huán)路DDS 值輔助載波環(huán)路跟蹤之前還包括：先利用偽距和偽距率預(yù)測(cè)值采用遞推的方法值估計(jì)出衛(wèi) 星信號(hào)的載波多普勒頻率DDS值。
[0011] 進(jìn)一步的，所述衛(wèi)星信號(hào)的載波多普勒頻率DDS值的計(jì)算方式為：

【權(quán)利要求】
1. 基于北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)深組合實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述方法包 括： 接收機(jī)在捕獲到北斗二代衛(wèi)星后將北斗二代系統(tǒng)時(shí)間和衛(wèi)星信息發(fā)送到組合導(dǎo)航模 塊，同時(shí)，慣導(dǎo)將所述北斗二代的位置和速度發(fā)送到所述組合導(dǎo)航模塊； 所述組合導(dǎo)航模塊根據(jù)所述接收機(jī)和所述慣導(dǎo)發(fā)送的信息進(jìn)行偽距和多普勒預(yù)測(cè)； 所述組合導(dǎo)航模塊對(duì)預(yù)測(cè)的偽距、偽距率、加速度和加加速度進(jìn)行卡爾曼濾波，得出偽 距和多普勒頻移估計(jì)值； 所述組合導(dǎo)航模塊將濾波結(jié)果返回到所述接收機(jī)，所述接收機(jī)利用上一時(shí)刻偽距和偽 距率信息推算當(dāng)前時(shí)刻的環(huán)路DDS值輔助載波環(huán)路跟蹤，減小環(huán)路濾波器的濾波帶寬，同 時(shí)對(duì)INS/DR傳感器進(jìn)行偏差校正； 所述組合導(dǎo)航模塊利用所述慣導(dǎo)的位置、速度和卡爾曼濾波得出的位置與速度誤差估 計(jì)值擬合出最優(yōu)位置和速度估計(jì)值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收機(jī)在捕獲到北斗二代衛(wèi)星后將 北斗二代系統(tǒng)時(shí)間和衛(wèi)星信息發(fā)送到組合導(dǎo)航模塊具體為：所述接收機(jī)在捕獲到北斗二代 衛(wèi)星后將北斗二代系統(tǒng)時(shí)間和衛(wèi)星信息以第一數(shù)據(jù)更新率發(fā)送到組合導(dǎo)航模塊，所述組合 導(dǎo)航模塊將濾波結(jié)果返回到所述接收機(jī)具體為：所述組合導(dǎo)航模塊將濾波結(jié)果以所述第一 數(shù)據(jù)更新率返回到所述接收機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收機(jī)和所述組合導(dǎo)航模塊以及所 述慣導(dǎo)和所述組合導(dǎo)航模塊之間采用TI公司DSP芯片自帶的EMIF接口總線(xiàn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù) 交互。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收機(jī)利用上一時(shí)刻偽距和偽距率 信息推算當(dāng)前時(shí)刻的環(huán)路DDS值輔助載波環(huán)路跟蹤之前還包括：先利用偽距和偽距率預(yù)測(cè) 值采用遞推的方法值估計(jì)出衛(wèi)星信號(hào)的載波多普勒頻率DDS值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述衛(wèi)星信號(hào)的載波多普勒頻率DDS值的 計(jì)算方式為：
其中，V為偽距率,a為加速度,j為加加速度,t為時(shí)間,w為偽距到多普勒的轉(zhuǎn)換系數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01S19/47GK104155669SQ201410378915
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】范剛, 辜永忠 申請(qǐng)人:成都天奧信息科技有限公司