CN106405588A - 一种融合式gps和glonas定位授时的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种融合GPS和GLONASS定位授时的方法，包括以下步骤：S1：当前时分秒的确定、S2：闰秒修正、S3：前周翻转，本发明，捕获到这两个系统的卫星后，在解算过程中，利用GPS和GLONASS系统在导航电文中的差异性，取长补短，进行深度融合，改变现有技术分别解算后再组合的方式。有效提升现有GPS和GLONASS组合接收机的性能，包含减少首次定位时间、提升授时精度以及有效处理闰秒修正和千周翻转等特殊情况。

Description

一种融合式GPS和GLONAS定位授时的方法

技术领域

本发明涉及GPS和GLONASS的定位授时技术领域，具体为一种融合GPS和GLONASS定位授时的方法。

背景技术

GNSS系统(Global Navigation Satellte System)，即全球yⁱ导航卫星系统。它由GPS(美国)、北斗(中国)、GLONASS(俄罗斯)和GALILEO(欧洲)四大导航系统组成，其中GPS和GLONASS是其中最重要的组成部分。GPS是由美国军方提出的全球卫星定位系统的简称，该系统始建于1973年，目前已经发展成为全球运用最广泛的卫星定位和授时系统，GPS的定位和授时功能已经服务于海陆空各个领域，不仅在个人导航定位方面发挥巨大作用，在定位监控、紧急援助、工程测量、设施搜索等方面已有很大的发展空间。GPS已成为继蜂窝移动通信和互联网之后的全球第三个IT经济新增长点。俄罗斯的GLONASS系统作为继美国GPS系统之后第二个建成使用的全球卫星导航系统，由24颗中高度圆轨卫星和1颗备用星组成[1]，分布在3个倾斜角为64.8度的轨道平面上，周期为11时15分。不同于GPS的码分多址(CDMA)技术，GLONASS采用的是频分多址(FDMA)技术，每颗卫星独占一个频点。随着卫星导航的重要性日益凸显，俄罗斯预计将发射76颗GLONASS卫星，覆盖全球范围，组建GLONASS卫星导航定位系统。现有技术多为将GPS、GLONASS系统卫星定位结果分别解算后组合定位，与融合式GPS和GLONASS定位授时技术相比较，主要缺点如下：1、从首次定位时间来看，现有技术需等待GPS、GLONASS系统分别解算后组合，无法在解算过程中互相协同，花费时间较长；2、从授时精度来看，现有技术在授时有效的第一时间，精度并不能马上达到预设指标精度，需在GPS、GLONASS经过组合算法一定时间的运算后达 到预设指标精度，为此，我们发明一种一种融合GPS和GLONASS定位授时的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GPS和GLONASS，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种融合GPS和GLONASS定位授时的方法，包括以下步骤：

S1：当前时分秒的确定：(1)GPS系统通过发布当前系统时以及在字8的第9位至第24位，字9的第1位至第24位，字10的第1位至第22位包含了用户所需的卫星时钟校正参数(toc、af2、af1、af0)，通过GPS既定算法进行时间校正；

(2)GLONASS系统则通过发布当前系统时和相对GPS的时间修正值τGPS，二者的时间结合可以提高小数点后的精度，优化秒脉冲的精度；

S2：闰秒修正：(1)GPS系统会提前一个月发布即将到来的闰秒修正信息，每12.5分钟发布一次，闰秒修正发生后，仍可能需要至多12.5分钟才能接收到新的闰秒值，GLONASS在修正后立即启用新的时间信息和星历；

(2)若提前接收到了GPS的闰秒修正信息，则在闰秒修正发生时直接采用GPS的修正方式，若没有提前接收到GPS的闰秒修正信息，则在闰秒跳变后，优先使用GLONASS的时间信息和星历；

S3：前周翻转：GPS系统中，正确的当前周数表示为：1024×N+M，GPS电文中仅有M，而没有N值，需要外部算法辅助得出，GLONASS系统采用另一种计算方式，在电文中，N4是时间间隔数，NT是当前日期，当前年可以大致表示为1996+4×(N4–1)+(NT％365)，结合GLONASS系统解出当前年的值和GPS系统提供N值，即得出当前的年月日。

优选的，所述N4是始于1996年的每四年为周期的时间间隔数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明，捕获到这两个系统的卫星后，在解算过程中，利用GPS和GLONASS系统在导航电文中的差异性，取长补短，进行深度融合，改变现有技术分别解算后再组合的方式。有效提升现有GPS和GLONASS组合接收机的性能，包含减少首次定位时间、提升授时精度以及有效处理闰秒修正和千周翻转等特殊情况。

附图说明

图1为本发明的现有的GPS和GLONASS系统组合导航过程；

图2为本发明的融合式GPS和GLONASS系统导航过程；

图3为本发明的GLONASS电文帧结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：

一种融合GPS和GLONASS定位授时的方法，包括以下步骤：

S1：当前时分秒的确定：(1)GPS系统通过发布当前系统时以及在字8的第9位至第24位，字9的第1位至第24位，字10的第1位至第22位包含了用户所需的卫星时钟校正参数(toc、af2、af1、af0)，通过GPS既定算法进行时间校正；

(2)GLONASS系统则通过发布当前系统时和相对GPS的时间修正值τGPS，将二者的时间结合可以提高小数点后的精度，优化秒脉冲的精度；

S2：闰秒修正：(1)闰秒修正是由国际时间局(BIH)的闰秒修正公告确认，由所有的UTC用户来实施的。通常，这些修正(±1s)是1年或1.5年实施一次，是从12月31日至1月1日的子夜00时00分00秒UTC(第一季度)， 或者是从6月30日至7月1日子夜(第三季度)；

(2)GPS系统会提前一个月发布即将到来的闰秒修正信息，每12.5分钟发布一次，闰秒修正发生后，仍可能需要至多12.5分钟才能接收到新的闰秒值，GLONASS系统则不会再电文中提前发布这样的信息，而是在修正后立即启用新的时间信息和星历；

S3：前周翻转：千周翻转是GPS系统特有的一个问题。在GPS系统中，年月日归一化为周数进行表示，一周即为7天，因为位数的限制，周数最大值为1023，即每1024周(19.625年)就会发生一次跳变，称为千周翻转，因此，GPS系统中，正确的当前周数应表示为：1024×N+M，但GPS电文中仅有M，而没有N值，需要外部算法辅助得出，而GLONASS系统采用另一种计算方式，在电文中，N4是始于1996年的每四年为周期的时间间隔数，NT是当前日期，以四年为周期的天计数(从周年的1月1日算起)，因此，当前年可以大致表示为1996+4×(N4–1)+(NT％365)，通过GLONASS系统解出当前年的值，给GPS系统提供N值，从而解出正确的当前周数，推算出当前的年月日。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种融合GPS和GLONASS定位授时的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：当前时分秒的确定：(1)GPS系统通过发布当前系统时以及在字8的第9位至第24位，字9的第1位至第24位，字10的第1位至第22位包含了用户所需的卫星时钟校正参数(toc、af2、af1、af0)，通过GPS既定算法进行时间校正；

(2)GLONASS系统则通过发布当前系统时和相对GPS的时间修正值τGPS，二者的时间结合可以提高小数点后的精度，优化秒脉冲的精度；

S2：闰秒修正：(1)GPS系统会提前一个月发布即将到来的闰秒修正信息，每12.5分钟发布一次，闰秒修正发生后，仍可能需要至多12.5分钟才能接收到新的闰秒值，GLONASS在修正后立即启用新的时间信息和星历；

(2)若提前接收到了GPS的闰秒修正信息，则在闰秒修正发生时直接采用GPS的修正方式，若没有提前接收到GPS的闰秒修正信息，则在闰秒跳变后，优先使用GLONASS的时间信息和星历；

S3：前周翻转：GPS系统中，正确的当前周数表示为：1024×N+M，GPS电文中仅有M，而没有N值，需要外部算法辅助得出，GLONASS系统采用另一种计算方式，在电文中，N4是时间间隔数，NT是当前日期，当前年可以大致表示为1996+4×(N4–1)+(NT％365)，结合GLONASS系统解出当前年的值和GPS系统提供N值，即得出当前的年月日。

2.根据权利要求1所述的一种融合GPS和GLONASS定位授时的方法，其特征在于：所述N4是始于1996年的每四年为周期的时间间隔数。