基于北斗二代衛星導航系統的接收機深組合實現方法
【專利摘要】本發明公開了基于北斗二代衛星導航系統的接收機深組合實現方法，通過慣導系統輔助，為接收機載波跟蹤環提供精確的速度輔助，再利用載波跟蹤環閉環為碼跟蹤環提供載波輔助，消除載波跟蹤環和碼跟蹤環中的載體的大部分動態因素，從而降低載波跟蹤環和碼跟蹤環的階數，將噪聲帶寬降低，實現了克服了緊組合技術無法改善接收機跟蹤衛星信號的魯棒性和測量值的質量，對接收機環路輔助后可將濾波器帶寬壓窄，提高接收機的高動態適應能力、跟蹤靈敏度以及抗干擾性能的技術效果。
【專利說明】基于北斗二代衛星導航系統的接收機深組合實現方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及衛星與慣性組合導航領域，尤其涉及基于北斗二代衛星導航系統的接 收機深組合實現方法。
【背景技術】
[0002] 現有的衛星導航接收機與慣性導航組合導航使用的組合方式主要有松組合、緊組 合以及深組合。市場上的衛星導航接收機主要采用的組合方式為松組合或緊組合方式。深 組合接收機目前有很多學校和科研單位都在研究，但是大多都還處于試驗和驗證階段，還 未發現有國內研發的同類深組合衛星導航接收機應用于產品中。
[0003] 緊組合接收機的實現方式為：慣導輸出定位、測速結果到接收機和卡爾曼濾波器， 接收機根據位置、速度和衛星星歷可以更加準確的預測出衛星信號的偽距和多普勒頻移 等，而這些測量預測值與接收機實際測量值形成誤差信號，再經卡爾曼濾波器得到慣導子 系統定位、定速結果的校正量。衛星導航接收機利用組合導航模塊計算出的衛星偽距、偽距 率等信息輔助捕獲衛星信號，實現衛星信號的快速捕獲。同時，準確的BD2 (北斗二代）衛 星測量預測值還可以用來有效地檢測接收機實際測量值的正誤，排除那些比如遭多路徑影 響的錯誤偽距、由反射波信號引起的異常多普勒頻移以及由失鎖或失周帶來的故障波相位 測量值等。
[0004] 雖然緊組合接收機能利用組合導航模塊計算出的衛星偽距、偽距率等信息輔助捕 獲衛星信號，實現衛星信號的快速捕獲，并且也能檢測出一些錯誤的BD2衛星和傳感器測 量值，但是對于提高接收機跟蹤衛星信號的魯棒性和改善接收機測量值的質量基本上沒有 幫助，原因在于緊組合未有效降低跟蹤環路的動態應力誤差及噪聲。為了提高接收機性能， 可采用慣導輔助接收機環路實現深組合，進而提高接收機的高動態適應能力、跟蹤靈敏度 以及測量精度。
[0005] 綜上所述，本申請發明人在實現本申請實施例中發明技術方案的過程中，發現上 述技術至少存在如下技術問題： 在現有技術中，由于現有的衛星導航接收機與慣性導航組合導航主要使用松組合、緊 組合的組合方式，而緊組合未有效降低跟蹤環路的動態應力誤差及噪聲，導致對于提高接 收機跟蹤衛星信號的魯棒性和改善接收機測量值的質量基本上沒有幫助，所以，現有的衛 星導航接收機與慣性導航組合導航方式存在無法提高接收機跟蹤衛星信號的魯棒性和改 善接收機測量值的質量，以及接收機的高動態適應能力、跟蹤靈敏度以及測量精度較差的 技術問題。
【發明內容】
[0006] 本發明提供了基于北斗二代衛星導航系統的接收機深組合實現方法，解決了現有 的衛星導航接收機與慣性導航組合導航方式存在無法提高接收機跟蹤衛星信號的魯棒性 和改善接收機測量值的質量，以及接收機的高動態適應能力、跟蹤靈敏度以及測量精度較 差的技術問題，實現了克服了緊組合技術無法改善接收機跟蹤衛星信號的魯棒性和測量值 的質量，對接收機環路輔助后可將濾波器帶寬壓窄，提高接收機的高動態適應能力、跟蹤靈 敏度以及抗干擾性能的技術效果。
[0007] 為解決上述技術問題，本申請實施例提供了基于北斗二代衛星導航系統的接收機 深組合實現方法，所述方法包括： 首先，接收機在捕獲到北斗二代衛星后將北斗二代系統時間和衛星信息發送到組合導 航模塊，同時，慣導將所述北斗二代的位置和速度發送到所述組合導航模塊； 然后，所述組合導航模塊根據所述接收機和所述慣導發送的信息進行偽距和多普勒預 測； 然后，所述組合導航模塊對預測的偽距、偽距率、加速度和加加速度進行卡爾曼濾波， 得出偽距和多普勒頻移估計值； 然后，所述組合導航模塊將濾波結果返回到所述接收機，所述接收機利用上一時刻偽 距和偽距率信息推算當前時刻的環路DDS值輔助載波環路跟蹤，減小環路濾波器的濾波帶 寬，同時對INS/DR傳感器進行偏差校正； 最后，所述組合導航模塊利用所述慣導的位置、速度和卡爾曼濾波得出的位置與速度 誤差估計值擬合出最優位置和速度估計值。
[0008] 進一步的，所述接收機在捕獲到北斗二代衛星后將北斗二代系統時間和衛星信息 發送到組合導航模塊具體為：所述接收機在捕獲到北斗二代衛星后將北斗二代系統時間和 衛星信息以第一數據更新率發送到組合導航模塊，所述組合導航模塊將濾波結果返回到所 述接收機具體為：所述組合導航模塊將濾波結果以所述第一數據更新率返回到所述接收 機。
[0009] 進一步的，所述接收機和所述組合導航模塊以及所述慣導和所述組合導航模塊之 間采用TI公司DSP芯片自帶的EMIF接口總線方式進行數據交互。
[0010] 進一步的，所述接收機利用上一時刻偽距和偽距率信息推算當前時刻的環路DDS 值輔助載波環路跟蹤之前還包括：先利用偽距和偽距率預測值采用遞推的方法值估計出衛 星信號的載波多普勒頻率DDS值。
[0011] 進一步的，所述衛星信號的載波多普勒頻率DDS值的計算方式為：
【權利要求】
1. 基于北斗二代衛星導航系統的接收機深組合實現方法，其特征在于，所述方法包 括： 接收機在捕獲到北斗二代衛星后將北斗二代系統時間和衛星信息發送到組合導航模 塊，同時，慣導將所述北斗二代的位置和速度發送到所述組合導航模塊； 所述組合導航模塊根據所述接收機和所述慣導發送的信息進行偽距和多普勒預測； 所述組合導航模塊對預測的偽距、偽距率、加速度和加加速度進行卡爾曼濾波，得出偽 距和多普勒頻移估計值； 所述組合導航模塊將濾波結果返回到所述接收機，所述接收機利用上一時刻偽距和偽 距率信息推算當前時刻的環路DDS值輔助載波環路跟蹤，減小環路濾波器的濾波帶寬，同 時對INS/DR傳感器進行偏差校正； 所述組合導航模塊利用所述慣導的位置、速度和卡爾曼濾波得出的位置與速度誤差估 計值擬合出最優位置和速度估計值。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收機在捕獲到北斗二代衛星后將 北斗二代系統時間和衛星信息發送到組合導航模塊具體為：所述接收機在捕獲到北斗二代 衛星后將北斗二代系統時間和衛星信息以第一數據更新率發送到組合導航模塊，所述組合 導航模塊將濾波結果返回到所述接收機具體為：所述組合導航模塊將濾波結果以所述第一 數據更新率返回到所述接收機。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收機和所述組合導航模塊以及所 述慣導和所述組合導航模塊之間采用TI公司DSP芯片自帶的EMIF接口總線方式進行數據 交互。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收機利用上一時刻偽距和偽距率 信息推算當前時刻的環路DDS值輔助載波環路跟蹤之前還包括：先利用偽距和偽距率預測 值采用遞推的方法值估計出衛星信號的載波多普勒頻率DDS值。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述衛星信號的載波多普勒頻率DDS值的 計算方式為：
其中，V為偽距率,a為加速度,j為加加速度,t為時間,w為偽距到多普勒的轉換系數。
【文檔編號】G01S19/47GK104155669SQ201410378915
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月4日 優先權日:2014年8月4日
【發明者】范剛, 辜永忠 申請人:成都天奧信息科技有限公司
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