CN105372692B - 一种北斗测姿接收机的快速整周模糊度方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种北斗测姿接收机的快速整周模糊度方法。它包括：步骤一：观测数据的读取；包括卫星的三维坐标位置、卫星的伪距、载波相位、载波相位测量噪声值，步骤二：基准星选取，步骤三：求差，用其余卫星的载波相位与基准星的载波相位求差，步骤四：求模糊度备选集合，步骤五：模糊度确定，计算，并取最小值对应的模糊度初始值，作为本方法的输出值。本发明的效果是：本发明提供一种基于北斗导航系统的测姿接收机中使用的快速求解整周模糊度的方法。该方法不仅提高了计算效率和缩短了整周模糊度的时间，而且提高了整周模糊度的成功率。

Description

一种北斗测姿接收机的快速整周模糊度方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种北斗测姿接收机的快速整周模糊度方法。

背景技术

随着卫星导航及相关技术的进步，导航卫星系统的应用日益广泛，其经济效益越来越明显，军事和民用上的作用也更为突出。导航卫星系统是以空间卫星为基础的无线电导航与定位系统，能为全球任意地点、任意多个用户(包括空中、陆上、海上以及外层空间的用户)全天候、实时、连续地提供精确的三维位置、三维速度和时间信息。目前，卫星定位系统主要包括美国的GPS(Global Positioning System)，俄罗斯的GLONASS卫星定位系统，欧洲的伽利略(GALILEO)和我国的北斗(COMPASS)导航卫星系统。

随着北斗系统三步走的发展策略，目前北斗已经发布了ICD，并且自2012年末开始提供了区域性的导航服务。北斗(COMPASS)导航系统有B1、B2、B3三个频段，免费为用户提供可用性、可持续性和健全的导航服务，尤其在定位精度方面，可以达到厘米级。这些性能应用广泛，可以为科学家检测地壳的微小移动；测绘人员确定边界；为道路、桥梁建造测定距离等。

利用北斗(COMPASS)精确定位的同时，也能通过载波相位测量载体姿态。测量载体姿态的功能不仅可用在军事上，如进行武器(例如野战炮,陆用战车,战略导弹)的瞄准、炮兵阵地联测中的赋予基准射向、舰船载武器的初始对准等，也可以用在民用上，如飞机的航向和俯仰的,汽车的行驶方向等。

利用北斗(COMPASS)进行载体姿态测量是利用测得的载波相位信息,通过干涉测量技术实现,因此存在相位模糊问题,如何正确而又快速地解算相位模糊是北斗姿态测量的一项关键技术。因而利用载波相位进行实时动态测量的核心是运动中解算整周模糊度。

在动态实时条件下,需要快速可靠地在线模糊度求解。基于整周模糊度求解,己经提出了许多与此有关的算法,例如在观测域里搜索的模糊求解、在位置域里搜索的模糊度求解等，但是这些模糊度方法在求解速度上无法满足要求。具体的说，上述模糊度求解过程需要复杂的计算过程，对运算量的要求高，基本无法达到实时解算，实时使用的情况。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种北斗测姿接收机的快速整周模糊度方法。

本发明是这样实现的：一种北斗测姿接收机的快速整周模糊度方法，包括下述步骤：

步骤一：观测数据的读取

需要读取的数据包括：卫星的三维坐标位置、卫星的伪距、载波相位、载波相位测量噪声值，

所述的卫星的三维坐标位置、卫星的伪距、载波相位、载波相位测量噪声值均由卫星导航解算给出，

步骤二：基准星选取

任意时刻，在天空中选取一颗卫星作为基准星，所述的基准星是步骤一中的卫星之一，

步骤三：求差

用其余卫星的载波相位与基准星的载波相位求差，求得的载波相位差用表示，其中i表示卫星序号，

用其余卫星的位置与基准星的位置求差，求得的位置差用h_i表示，该参数表征了两颗卫星到观测点之间的距离差，

用其余卫星的伪距与基准星的伪距求差，求得的伪距差用S_i表示，其中i表示卫星序号，

步骤四：求模糊度备选集合

用下述公式计算模糊度初始值N_i

其中，S_i是步骤三球的伪距差，λ是载波波长，

本步骤得到集合N＝{N_i}，其中i是卫星序号，

步骤五：模糊度确定

用下述公式计算

其中，h_i是步骤三求得的位置差，λ是载波波长，N_i是步骤四求得的模糊度初始值，n_i是步骤一中输入的载波相位测量噪声值，

计算所有卫星的σ_i之后，取σ_i最小值对应的模糊度初始值N_i作为本方法的输出值。

如上所述的一种北斗测姿接收机的快速整周模糊度方法，其中，步骤一至少读取5颗卫星的数据。

如上所述的一种北斗测姿接收机的快速整周模糊度方法，其中，步骤二中的基准星是相对地面观测点仰角最高的卫星。

本发明的效果是：本发明提供一种基于北斗导航系统的测姿接收机中使用的快速求解整周模糊度的方法。该方法不仅提高了计算效率和缩短了整周模糊度的时间，而且提高了整周模糊度的成功率。

具体实施方式

一种北斗测姿接收机的快速整周模糊度方法，包括下述步骤：

步骤一：观测数据的读取

需要读取的数据包括：卫星的三维坐标位置、卫星的伪距、载波相位、载波相位测量噪声值。

上述数据均是通过卫星导航解算得到的。

所述的载波相位测量噪声值用n_i表示，i表示卫星序号，该载波相位测量噪声值对于不同卫星的数值不同，由卫星自身的导航解算给出。

本步骤至少读取5颗卫星的数据。

步骤二：基准星选取

任意时刻，在天空中选取一颗卫星作为基准星，该基准星相对地面观测点仰角最高。所述的基准星是步骤一中的卫星之一。

对于任意地面观测点，仰角最高的卫星是可以唯一确定的。

步骤三：求差

用其余卫星的载波相位与基准星的载波相位求差，求得的载波相位差用表示，其中i表示卫星序号。

用其余卫星的位置与基准星的位置求差，求得的位置差用h_i表示，该参数表征了两颗卫星到观测点之间的距离差。

用其余卫星的伪距与基准星的伪距求差，求得的伪距差用S_i表示，其中i表示卫星序号。

步骤四：求模糊度备选集合

用下述公式计算模糊度初始值N_i

其中，S_i是步骤三球的伪距差，λ是载波波长。

本步骤得到集合N＝{N_i}，其中i是卫星序号。

步骤五：模糊度确定

用下述公式计算

其中，h_i是步骤三求得的位置差，λ是载波波长，N_i是步骤四求得的模糊度初始值，n_i是步骤一中输入的载波相位测量噪声值。

计算所有卫星的σ_i之后，取σ_i最小值对应的模糊度初始值N_i作为本方法的输出值。

Claims (3)

1.一种北斗测姿接收机的快速整周模糊度方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一：观测数据的读取

需要读取的数据包括：卫星的三维坐标位置、卫星的伪距、载波相位、载波相位测量噪声值，

所述的卫星的三维坐标位置、卫星的伪距、载波相位、载波相位测量噪声值均由卫星导航解算给出，

步骤二：基准星选取

任意时刻，在天空中选取一颗卫星作为基准星，所述的基准星是步骤一中的卫星之一，

步骤三：求差

用其余卫星的载波相位与基准星的载波相位求差，求得的载波相位差用表示，其中i表示卫星序号，

用其余卫星的位置与基准星的位置求差，求得的位置差用h_i表示，

用其余卫星的伪距与基准星的伪距求差，求得的伪距差用S_i表示，其中i表示卫星序号，

步骤四：求模糊度备选集合

用下述公式计算模糊度初始值N_i

<mrow> <msub> <mi>N</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>S</mi> <mi>i</mi> </msub> <mi>&amp;lambda;</mi> </mfrac> </mrow>

其中，S_i是步骤三的伪距差，λ是载波波长，

本步骤得到集合N＝{N_i}，其中i是卫星序号，

步骤五：模糊度确定

用下述公式计算

<mrow> <msub> <mi>&amp;sigma;</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>h</mi> <mi>i</mi> </msub> <mi>&amp;lambda;</mi> </mfrac> <mo>-</mo> <msub> <mi>N</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>n</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow>

其中，h_i是步骤三求得的位置差，λ是载波波长，N_i是步骤四求得的模糊度初始值，n_i是步骤一中输入的载波相位测量噪声值，

计算所有卫星的σ_i之后，取σ_i最小值对应的模糊度初始值N_i作为本方法的输出值。

2.如权利要求1所述的一种北斗测姿接收机的快速整周模糊度方法，其特征在于：步骤一至少读取5颗卫星的数据。

3.如权利要求1所述的一种北斗测姿接收机的快速整周模糊度方法，其特征在于：步骤二中的基准星是相对地面观测点仰角最高的卫星。