CN108919311A - 用于北斗导航系统的抗干扰方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于北斗导航系统的抗干扰方法,包括:干扰检测模块判断是否存在干扰信号,确定待确定真实信号和未识别信号;本地跟踪环路模块分别对待确定真实信号和未识别信号的载波和伪码进行跟踪;干扰信号一次识别模块对存在两个显著相关峰的卫星信号的待确定真实信号和未识别信号进行一次识别,获得已确定真实信号;最小二乘法卫星导航定位解算模块进行初次卫星导航定位解算,获取用户的位置和运动速度解;干扰信号二次识别模块对未识别信号进行二次识别;矢量跟踪环路模块对已确定真实信号实施矢量跟踪技术;动态卡尔曼卫星导航定位解算模块根据已确定的真实信号获取用户的位置和运动速度解。本发明实施例提高了卫星导航的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航领域,特别涉及一种用于北斗导航系统的抗干扰方法。
背景技术
卫星导航是指采用导航卫星对地面、海洋和空中用户进行导航定位的技术。卫星导航系统已成为人类从事政治、经济、科学和军事活动的必不可少的信息技术。
由于导航卫星信号到达地面的功率要比环境噪声弱很多,所以极易受到恶意干扰,导致定位误差大或无法定位,甚至会因为被欺骗至其它位置,导致严重的后果。
转发式欺骗干扰是卫星导航系统常见的干扰之一,解决转发式欺骗干扰的技术通常是利用转发信号的高功率和到达延迟这两个特点对信号进行判别。该类方法的识别能力差、跟踪阶段易受再次干扰且跟踪导航卫星数少,因此定位精度较低。
可见,现有技术中针对转发式欺骗干扰的抗干扰方法还很不完备。
发明内容
本发明的目的是提供了一种用于北斗导航系统的抗干扰方法,能有效剔除干扰,提高卫星导航的精确度。
为解决上述技术问题,本发明提供了以下技术方案:
一方面,提供了一种用于北斗导航系统的抗干扰方法,所述方法包括:
干扰检测模块根据显著相关峰的方法判断是否存在干扰信号,确定待确定真实信号和未识别信号;
本地跟踪环路模块采用锁相环和延迟锁定环路分别对待确定真实信号和未识别信号的载波和伪码进行跟踪;
干扰信号一次识别模块在所述本地跟踪环路模块对待确定真实信号和未识别信号稳定跟踪后,对存在两个显著相关峰的卫星信号的待确定真实信号和未识别信号进行一次识别,获得已确定真实信号;
所述最小二乘法卫星导航定位解算模块进行初次卫星导航定位解算,获取用户的位置和运动速度解;
干扰信号二次识别模块对所述未识别信号进行二次识别;
矢量跟踪环路模块对已确定真实信号实施矢量跟踪技术;
动态卡尔曼卫星导航定位解算模块根据已确定的真实信号获取用户的位置和运动速度解。
可选的,所述干扰检测模块根据显著相关峰的方法判断是否存在干扰信号,确定真实信号和未识别信号包括:
获取相关峰比值;
若所述相关峰比值大于第一预设门限,则判断所述相关峰对应的卫星信号存在;
若相关峰比值小于等于第一预设门限,则判断所述相关峰对应卫星信号不存在,所述相关峰比值包括:最大相关峰和第三大相关峰比值最大相关峰和第三大相关峰比值
获取搜索到两个卫星信号的卫星的个数m;
若m大于第二预设门限,则断定干扰信号存在;
若m小于等于第二预设门限,则断定干扰信号不存在;
其中,具有两个显著相关峰的卫星信号为待确定真实信号,具有一个显著相关峰的卫星信号为未识别信号。
可选的,所述干扰信号一次识别模块对存在两个显著相关峰的卫星信号的真实信号和未识别信号进行一次识别,包括:
确定跟踪信号能量,所述跟踪信号能量是采用锁相环输出的同相信号IP和相交信号QP通过计算获得;
确定到达时间,通过读取待确定真实信号及未识别信号的卫星导航电文中每帧开头含有的周内秒进行判断;
根据所述到达时间识别已确定真实信号和干扰信号,其中,若先到达的信号的能量高于或等于后到达的信号,则确认先到达的信号为已确定真实信号,后到达的信号为干扰信号,若先到达的信号的能量小于后到达的信号,则抛弃所述卫星信号;
获取已确定真实信号的伪距和伪距率。
可选的,所述最小二乘法卫星导航定位解算模块进行初次卫星导航定位解算,获取用户的位置和运动速度解,包括:
对已确定真实信号和未识别信号进行跟踪;
当读取到完整导航电文后,利用已确定真实信号的伪距、伪距率以及已确定真实信号的导航电文获得的信号到达时刻,通过最小二乘法进行首次导航定位解算,获取用户的位置和运动速度解。
可选的,所述干扰信号二次识别模块对未识别信号进行二次识别,包括:
对未识别信号的进行跟踪,获得所述未识别信号的卫星导航电文;
根据已确定真实信号获取当前信号卫星的发射时刻;
根据所述未识别信号的卫星导航电文和当前信号卫星的发射时刻,获取未识别信号对应的当前时刻卫星的位置、速度和钟差;
根据当前时刻PVT解和当前卫星的发射时刻,预测当前时刻已确定真实信号的载波频率fcarrier,k和码相位
计算跟踪的未识别信号的载波频率和码相位;
根据当前时刻已确定真实信号的载波频率和码相位、未识别信号的载波频率和码相位判断未识别信号是否为干扰信号。
可选的,所述根据当前时刻PVT解和当前卫星的发射时刻,预测当前时刻已确定真实信号的载波频率fcarrier,k和码相位包括:
其中LCA为伪码码长,
tu为接收机当前时间,
Δxk,Δyk,Δzk分别为当前时刻卫星与用户间的三维位置差,
c为光速,
SOW为读取的周内秒,
tn为SOW到当前比特经历的时间,
δt为接收机钟差,
TCA为伪码周期,
NCA为在当前比特中已接收到伪码的整周其数,
Vk和Vk s分别为当前时刻接收机和卫星的速度,
fcarrier和λ分别为卫星发射端的载波频率和载波波长,
I为卫星在接收机出的单位观测矢量,其定义为
可选的,所述计算跟踪的未识别信号的载波频率和码相位,包括:
未识别的信号码相位:
未识别的信号载波频率:
可选的,所述根据当前时刻已确定真实信号的载波频率和码相位、未识别信号的载波频率和码相位判断未识别信号,包括:
其中,和分别为预设的载波频率和码相位的误差范围。
可选的,所述矢量跟踪环路模块对已确定真实信号实施矢量跟踪技术,包括:
根据已确定真实信号的载波频率调节码和码相位调节码生成本地信号;
将所述本地信号与输入信号进行相干积分,使积分信号通过码鉴相器和载波鉴频器;
将码鉴相器和载波鉴频器的输出结果作为观测值输入动态卡尔曼滤波器,进行卫星定位导航解算;
将所述卫星导航解算的结果反馈至各通道,进行下一周期的矢量跟踪。
可选的,所述动态卡尔曼卫星导航定位解算模块根据已确定的真实信号获取用户的位置和运动速度解,包括:
获得预测转移矩阵:
δXk,k-1=FδXk-1 (6)
Xk,k-1=Xk-1+TVk-1 (7)
Vk,k-1=Vk-1 (8)
δX=[δL,δV,tb,δtd]为状态变量,
δL=[δx,δy,δz]′为用户位置坐标误差,
δV=[δvx,δvy,δvz]′为速度误差,
tb为钟偏,
δtd为钟漂,
X和V分别为用户的位置(x,y,z)和速度(vx,vy,vz),
Fk,k-1为预测转移矩阵;
获得预测协方差矩阵Pk,k-1=FPk-1F+Q (9);
动态修正滤波器参数:
Pk,k-1=[Pk,k-1,pk,k-1,j]j (10)
Hk,k-1=[Hk,k-1,hk,k-1,j]j (11)
Rk,k-1=[Rk,k-1,,rk,k-1,j]j (12)
Zk,k-1=[Zk,k-1,zk,k-1,j]j (13)
其中j∈C,C为新跟踪到的卫星信号集合,
Q和R分别为过程噪声和观测噪声协方差矩阵,
H为观测矩阵,
Z为观测矩阵由跟踪卫星的伪距误差和伪距率误差构成;
获得卡尔曼增益Kk=Pk,k-1H′k(Rk+HkPk,k-1Pk,k-1H′k)-1 (14);
修正卡尔曼增益δXk=δXk,k-1+Kk(Zk-HkδXk,k-1) (15);
估计协方差矩阵Pk=(I-KkHk)Pk,k-1 (16);
将PVT解更新为:
Xk=Xk-1+δXk (17)
Vk=Vk-1+δVk (18)
tb,k=tb,k-1+δtb,k (19)
td,k=td,k-1+δtd,k (20)。
本发明公开了一种用于北斗导航系统的抗干扰方法,所述方法包括:干扰检测模块根据显著相关峰的方法判断是否存在干扰信号,确定待确定真实信号和未识别信号;本地跟踪环路模块采用锁相环和延迟锁定环路分别对待确定真实信号和未识别信号的载波和伪码进行跟踪;干扰信号一次识别模块在所述本地跟踪环路模块对真实信号和未识别信号稳定跟踪后,对存在两个显著相关峰的卫星信号的待确定真实信号和未识别信号进行一次识别,获得已确定真实信号;最小二乘法卫星导航定位解算模块进行初次卫星导航定位解算,获取用户的位置和运动速度解;干扰信号二次识别模块对所述未识别信号进行二次识别;矢量跟踪环路模块对已确定真实信号实施矢量跟踪技术;动态卡尔曼卫星导航定位解算模块根据已确定的真实信号获取用户的位置和运动速度解。本发明实施例中先确认是否有干扰信号,然后进行了两次识别,可以有效识别出干扰信号,提高了卫星导航的精确度。
附图说明
图1所示为本发明实施例的一种用于北斗导航系统的抗干扰方法的流程图;
图2所示为本发明实施例的用于北斗导航系统的抗干扰方法的示意图;
图3所示为本发明实施例的抗干扰跟踪环路模块的原理示意图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种用于北斗导航系统的抗干扰方法,提高了卫星导航的精确度。
图1所示为本发明实施例的一种用于北斗导航系统的抗干扰方法的流程图,如图1所示,所述方法包括:
步骤110,干扰检测模块根据显著相关峰的方法判断是否存在干扰信号,确定待确定真实信号和未识别信号;
步骤120,本地跟踪环路模块采用锁相环和延迟锁定环路分别对待确定真实信号和未识别信号的载波和伪码进行跟踪;
步骤130,干扰信号一次识别模块在所述本地跟踪环路模块对待确定真实信号和未识别信号稳定跟踪后,对存在两个显著相关峰的卫星信号的待确定真实信号和未识别信号进行一次识别,获得已确定真实信号;
步骤140,最小二乘法卫星导航定位解算模块进行初次卫星导航定位解算,获取用户的位置和运动速度解;
步骤150,干扰信号二次识别模块对所述未识别信号进行二次识别;
步骤160,矢量跟踪环路模块对已确定真实信号实施矢量跟踪技术;
步骤170,动态卡尔曼卫星导航定位解算模块根据所述已确定真实信号获取用户的位置和运动速度解。
本发明实施例提供了一种两次识别的抗转发式欺骗干扰技术,该方法作用于捕获和跟踪两个信号处理阶段,对欺骗干扰信号进行精密有效的筛选,并采用抗干扰跟踪环路技术,有效提高跟踪阶段的抗干扰性能,提高卫星导航的精度。
图2所示为本发明实施例的用于北斗导航系统的抗干扰方法的示意图,如图2所示,本发明的方法集成了干扰信号检测、本地跟踪环路、干扰信号一次识别、干扰信号二次识别,矢量跟踪环路、最小二乘法卫星导航定位解算以及动态卡尔曼滤波卫星导航定位解算等主要功能模块,实现了北斗抗转发式欺骗干扰和卫星导航定位技术的一体化设计,有效提高跟踪阶段的抗干扰性能,提高卫星导航的精度。
本发明实施例中,步骤110中,所述干扰检测模块根据显著相关峰的方法判断是否存在干扰信号,确定待确定真实信号和未识别信号,包括:
获取相关峰比值;
若所述相关峰比值大于第一预设门限,则判断所述相关峰对应的卫星信号存在;
若相关峰比值小于等于第一预设门限,则判断所述相关峰对应卫星信号不存在,所述相关峰比值包括:最大相关峰和第三大相关峰比值最大相关峰和第三大相关峰比值
获取搜索到两个卫星信号的卫星的个数m;
若m大于第二预设门限,则断定干扰信号存在;
若m小于等于第二预设门限,则断定干扰信号不存在;
其中,具有两个显著相关峰的卫星信号为待确定真实信号,具有一个显著相关峰的卫星信号为未识别信号。
本发明实施例中,步骤130中,所述干扰信号一次识别模块对存在两个显著相关峰的卫星信号的待确定真实信号和未识别信号进行一次识别,获得已确定真实信号,包括:
确定跟踪信号能量,所述跟踪信号能量是采用锁相环输出的同相信号IP和相交信号QP通过计算获得;
确定到达时间,通过读取待确定真实信号及未识别信号的卫星导航电文中每帧开头含有的周内秒(SOW)进行判断;
根据所述到达时间识别已确定真实信号和干扰信号,其中,若先到达的信号的能量高于或等于后到达的信号,则确认先到达的信号为已确定真实信号,后到达的信号为干扰信号,若先到达的信号的能量小于后到达的信号,则抛弃所述卫星信号;获取已确定真实信号的伪距和伪距率。
周内秒SOW的更新周期为6秒,因为干扰信号和真实信号的信号延时往往在微秒级,所以比较6秒内读取的SOW值可确定同一卫星两路信号的到达先后。其中,若先到达的信号的能量高于或等于后到达的信号,则确认先到达的信号为已确定真实信号,后到达的信号为干扰信号,若先到达的信号的能量小于后到达的信号,则抛弃所述卫星信号。在利用上述两种信号特性对信号进行识别时以信号到达时为主要判断依据,信号能量辅助判断以提高判断精度。
本发明实施例中,步骤140中,最小二乘法卫星导航定位解算模块进行初次卫星导航定位解算,获取用户的位置和运动速度解,包括:
对所述已确定真实信号和未识别信号进行跟踪;
当读取到完整导航电文后,利用已确定真实信号的伪距、伪距率以及已确定真实信号的导航电文获得的信号到达时刻,通过最小二乘法进行首次导航定位解算,获取用户的位置和运动速度解。
本发明实施例中,步骤150中,所述干扰信号二次识别模块对未识别信号进行二次识别,包括:
对未识别信号的进行跟踪,获得所述未识别信号的卫星导航电文;
根据已确定真实信号获取当前信号卫星的发射时刻;
根据所述未识别信号的卫星导航电文和当前信号卫星的发射时刻,获取未识别信号对应的当前时刻卫星的位置、速度和钟差;
根据当前时刻PVT解和当前卫星的发射时刻,预测当前时刻已确定真实信号的载波频率fcarrier,k和码相位
计算跟踪的未识别信号的载波频率和码相位;
根据当前时刻已确定真实信号的载波频率和码相位、未识别信号的载波频率和码相位判断未识别信号是否为干扰信号。
本发明实施例中,所述根据当前时刻PVT解和当前卫星的发射时刻,预测当前时刻已确定真实信号的载波频率fcarrier,k和码相位包括:
其中LCA为伪码码长,
tu为接收机当前时间,
Δxk,Δyk,Δzk分别为当前时刻卫星与用户间的三维位置差,
c为光速,
SOW为读取的周内秒,
tn为SOW到当前比特经历的时间,
δt为接收机钟差,
TCA为伪码周期,
NCA为在当前比特中已接收到伪码的整周其数,
Vk和Vk s分别为当前时刻接收机和卫星的速度,
fcarrier和λ分别为卫星发射端的载波频率和载波波长,
I为卫星在接收机出的单位观测矢量,其定义为
本发明实施例中,所述计算跟踪的未识别信号的载波频率和码相位,包括:
未识别的信号码相位:
未识别的信号载波频率:
本地PLL和DLL跟踪环路提供调节生成本地码的NCO载波和伪码振荡频率,这两个振荡频率是使本地复制信号与输入信号锁相。根据本地跟踪环的载波NCO振荡频率和伪码NCO振荡频率计算跟踪信号的实际载波频率和码相位:
依据频率是相位的一阶导,可通过捕获阶段的初始码相位和从跟踪到
k
当前时刻的码相位总量求解码相位:
其中,T为相干积分时间,Ncode,k和为码相位的整周期部分和不足整周期部分。
因为转发式欺骗干扰信号与真实信号的时间延迟在微秒级,即不足一个码周期。因此,当前时刻输入信号的实际码相位可定义为:
本发明实施例中,所述根据当前时刻已确定真实信号的载波频率和码相位、未识别信号的载波频率和码相位判断未识别信号,包括:
其中,和分别为预设的载波频率和码相位的误差范围。
根据上述判断,剔除干扰信号,释放跟踪干扰信号的通道,但保留从干扰信号中读取的导航电文。
本发明采用两次干扰信号识别技术,彻底剔除欺骗式信号的干扰,从而避免了干扰信号对卫星导航定位造成的错误引导。同时可有效识别捕获阶段仅搜索到一个信号的卫星信号,避免抛弃高能量的真实信号,造成不必要的资源浪费,有效提高卫星导航定位精度。抗干扰能力强,可有效剔除高于真实信号3~10dB的转发式欺骗干扰信号。
本发明实施例中,步骤150中,所述矢量跟踪环路模块对已确定真实信号实施矢量跟踪技术,包括:
根据已确定真实信号的载波频率调节码和码相位调节码生成本地信号;
将所述本地信号与输入信号进行相干积分,使积分信号通过码鉴相器和载波鉴频器;
将码鉴相器和载波鉴频器的输出结果作为观测值输入动态卡尔曼滤波器,进行卫星定位导航解算;
将所述卫星导航解算的结果反馈至各通道,进行下一周期的矢量跟踪。
矢量跟踪技术有别于传统的标量跟踪技术,不再是在各个信号通道中形成独立的跟踪小环路,而是同时将不同卫星的鉴频/相结果进行整体处理,输入到导航滤波器,进行用户运动速度解(PVT)的求解。然后将求解结果联合解算的卫星位置和频率对各个信号通道进行反馈,预测相应卫星此时刻与下一时刻的码相位差及载波多普勒频率差,以调节下一时刻的码NCO和载波NCO,产生复制本地信号,从而实现下一时刻卫星信号的精准跟踪。矢量跟踪技术充分利用了不同卫星信号之间的相关性,以及信号跟踪和导航定位解算之间的相关性,降低了信息处理的冗余性,利用强信号辅助微弱信号的跟踪。同时也可降低跟踪过程中再次受转发式欺骗干扰的可能。同时,也提高了因信号干扰而产生的微弱卫星导航信号的跟踪灵敏度。
本发明实施例中,步骤160中,所述动态卡尔曼卫星导航定位解算模块根据已确定的真实信号获取用户的位置和运动速度解,包括:
获得预测转移矩阵:
δXk,k-1=FδXk-1 (6)
Xk,k-1=Xk-1+TVk-1 (7)
Vk,k-1=Vk-1 (8)
δX=[δL,δV,tb,δtd]为状态变量,
δL=[δx,δy,δz]′为用户位置坐标误差,
δV=[δvx,δvy,δvz]′为速度误差,
tb为钟偏,
δtd为钟漂,
X和V分别为用户的位置(x,y,z)和速度(vx,vy,vz),
Fk,k-1为预测转移矩阵;
获得预测协方差矩阵Pk,k-1=FPk-1F+Q (9);
动态修正滤波器参数:
Pk,k-1=[Pk,k-1,pk,k-1,j]j (10)
Hk,k-1=[Hk,k-1,hk,k-1,j]j (11)
Rk,k-1=[Rk,k-1,,rk,k-1,j]j (12)
Zk,k-1=[Zk,k-1,zk,k-1,j]j (13)
其中j∈C,C为新跟踪到的卫星信号集合,
Q和R分别为过程噪声和观测噪声协方差矩阵,
H为观测矩阵,
Z为观测矩阵由跟踪卫星的伪距误差和伪距率误差构成;
获得卡尔曼增益Kk=Pk,k-1H′k(Rk+HkPk,k-1Pk,k-1H′k)-1 (14);
修正卡尔曼增益δXk=δXk,k-1+Kk(Zk-HkδXk,k-1) (15);
估计协方差矩阵Pk=(I-KkHk)Pk,k-1 (16);
将PVT解更新为:
Xk=Xk-1+δXk (17)
Vk=Vk-1+δVk (18)
tb,k=tb,k-1+δtb,k (19)
td,k=td,k-1+δtd,k (20)。
动态卡尔曼滤波器作为关键技术对系统模型进行实现,此技术有别于传统的卡尔曼滤波技术,其观测变量不再固定不变。此模型将卫星的跟踪参数作为观测输入变量,随着跟踪真实卫星个数的增减,其观测变量及观测方程做动态修正,为当前时刻的PVT求解,提供最理想输入,可有效提高解算精度,同时为矢量跟踪提供更精密参数,提高信号跟踪精度。
上述矢量跟踪环路模块和动态卡尔曼卫星导航定位解算模块可以统称为抗干扰跟踪环路模块,前者又分为伪码跟踪和载波信号跟踪,后者用于实现卫星导航定位解算。
图3所示为本发明实施例的抗干扰跟踪环路模块的原理示意图,图3的工作流程可参考上述步骤150和步骤160所示,在此不再赘述。
本发明实施例提供的用于北斗导航系统的抗干扰方法,包括:干扰检测模块判断是否存在干扰信号,确定待确定真实信号和未识别信号;本地跟踪环路模块分别对待确定真实信号和未识别信号的载波和伪码进行跟踪;干扰信号一次识别模块对存在两个显著相关峰的卫星信号的待确定真实信号和未识别信号进行一次识别,获得已确定真实信号;最小二乘法卫星导航定位解算模块进行初次卫星导航定位解算,获取用户的位置和运动速度解;干扰信号二次识别模块对未识别信号进行二次识别;矢量跟踪环路模块对已确定真实信号实施矢量跟踪技术;动态卡尔曼卫星导航定位解算模块根据已确定的真实信号获取用户的位置和运动速度解。本发明实施例提高了卫星导航的精确度。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离该发明构思的前提下,所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于北斗导航系统的抗干扰方法,其特征在于,所述方法包括:
干扰检测模块根据显著相关峰的方法判断是否存在干扰信号,确定待确定真实信号和未识别信号;
本地跟踪环路模块采用锁相环和延迟锁定环路分别对待确定真实信号和未识别信号的载波和伪码进行跟踪;
干扰信号一次识别模块在所述本地跟踪环路模块对待确定真实信号和未识别信号稳定跟踪后,对存在两个显著相关峰的卫星信号的待确定真实信号和未识别信号进行一次识别,获得已确定真实信号;
最小二乘法卫星导航定位解算模块进行初次卫星导航定位解算,获取用户的位置和运动速度解;
干扰信号二次识别模块对所述未识别信号进行二次识别;
矢量跟踪环路模块对已确定真实信号实施矢量跟踪技术;
动态卡尔曼卫星导航定位解算模块根据所述已确定真实信号获取用户的位置和运动速度解。
2.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述干扰检测模块根据显著相关峰的方法判断是否存在干扰信号,确定待确定真实信号和未识别信号包括:
获取相关峰比值;
若所述相关峰比值大于第一预设门限,则判断所述相关峰对应的卫星信号存在;
若相关峰比值小于等于第一预设门限,则判断所述相关峰对应卫星信号不存在,所述相关峰比值包括:最大相关峰和第三大相关峰比值次大相关峰和第三大相关峰比值
获取搜索到两个卫星信号的卫星的个数m;
若m大于第二预设门限,则断定干扰信号存在;
若m小于等于第二预设门限,则断定干扰信号不存在;
其中,具有两个显著相关峰的卫星信号为待确定真实信号,具有一个显著相关峰的卫星信号为未识别信号。
3.如权利要求2所述方法,其特征在于,所述干扰信号一次识别模块对存在两个显著相关峰的卫星信号的待确定真实信号和未识别信号进行一次识别,获得已确定真实信号,包括:
确定跟踪信号能量,所述跟踪信号能量是采用锁相环输出的同相信号IP和相交信号QP通过计算获得;
确定到达时间,通过读取待确定真实信号及未识别信号的卫星导航电文中每帧开头含有的周内秒进行判断;
根据所述到达时间识别已确定真实信号和干扰信号,其中,若先到达的信号的能量高于或等于后到达的信号,则确认先到达的信号为已确定真实信号,后到达的信号为干扰信号,若先到达的信号的能量小于后到达的信号,则抛弃所述卫星信号;
获取已确定真实信号的伪距和伪距率。
4.如权利要求3所述方法,其特征在于,所述最小二乘法卫星导航定位解算模块进行初次卫星导航定位解算,获取用户的位置和运动速度解,包括:
对所述已确定真实信号和未识别信号进行跟踪;
当读取到完整导航电文后,利用已确定真实信号的伪距、伪距率以及已确定真实信号的导航电文获得的信号到达时刻,通过最小二乘法进行首次导航定位解算,获取用户的位置和运动速度解。
5.如权利要求4所述方法,其特征在于,所述干扰信号二次识别模块对未识别信号进行二次识别,包括:
对未识别信号的进行跟踪,获得所述未识别信号的卫星导航电文;
根据已确定真实信号获取当前信号卫星的发射时刻;
根据所述未识别信号的卫星导航电文和当前信号卫星的发射时刻,获取未识别信号对应的当前时刻卫星的位置、速度和钟差;
根据当前时刻PVT解和当前卫星的发射时刻,预测当前时刻已确定真实信号的载波频率fcarrier,k和码相位
计算跟踪的未识别信号的载波频率和码相位;
根据当前时刻已确定真实信号的载波频率和码相位、未识别信号的载波频率和码相位判断未识别信号是否为干扰信号。
6.如权利要求5所述方法,其特征在于,所述根据当前时刻PVT解和当前卫星的发射时刻,预测当前时刻已确定真实信号载波频率fcarrier,k和码相位包括:
其中LCA为伪码码长,
tu为接收机当前时间,
Δxk,Δyk,Δzk分别为当前时刻卫星与用户间的三维位置差,
c为光速,
SOW为读取的周内秒,
tn为SOW到当前比特经历的时间,
δt为接收机钟差,
TCA为伪码周期,
NCA为在当前比特中已接收到伪码的整周其数,
Vk和Vk s分别为当前时刻接收机和卫星的速度,
fcarrier和λ分别为卫星发射端的载波频率和载波波长,
I为卫星在接收机出的单位观测矢量,其定义为
7.如权利要求6所述方法,其特征在于,所述计算跟踪的未识别信号的载波频率和码相位,包括:
未识别的信号码相位:
未识别的信号载波频率:
8.如权利要求7所述方法,其特征在于,所述根据当前时刻已确定真实信号的载波频率和码相位、未识别信号的载波频率和码相位判断未识别信号,包括:
其中,和分别为预设的载波频率和码相位的误差范围。
9.如权利要求8所述方法,其特征在于,所述矢量跟踪环路模块对已确定真实信号实施矢量跟踪技术,包括:
根据已确定真实信号的载波频率调节码和码相位调节码生成本地信号;
将所述本地信号与输入信号进行相干积分,使积分信号通过码鉴相器和载波鉴频器;
将码鉴相器和载波鉴频器的输出结果作为观测值输入动态卡尔曼滤波器,进行卫星定位导航解算;
将所述卫星导航解算的结果反馈至各通道,进行下一周期的矢量跟踪。
10.如权利要求9所述方法,其特征在于,所述动态卡尔曼卫星导航定位解算模块根据已确定的真实信号获取用户的位置和运动速度解,包括:
获得预测转移矩阵:
δXk,k-1=FδXk-1 (6)
Xk,k-1=Xk-1+TVk-1 (7)
Vk,k-1=Vk-1 (8)
δX=[δL,δV,tb,δtd]为状态变量,
δL=[δx,δy,δz]′为用户位置坐标误差,
δV=[δvx,δvy,δvz]′为速度误差,
tb为钟偏,
δtd为钟漂,
X和V分别为用户的位置(x,y,z)和速度(vx,vy,vz),
Fk,k-1为预测转移矩阵;
获得预测协方差矩阵Pk,k-1=FPk-1F+Q (9);
动态修正滤波器参数:
Pk,k-1=[Pk,k-1,pk,k-1,j]j (10)
Hk,k-1=[Hk,k-1,hk,k-1,j]j (11)
Rk,k-1=[Rk,k-1,rk,k-1,j]j (12)
Zk,k-1=[Zk,k-1,zk,k-1,j]j (13)
其中j∈C,C为新跟踪到的卫星信号集合,
Q和R分别为过程噪声和观测噪声协方差矩阵,
H为观测矩阵,
Z为观测矩阵由跟踪卫星的伪距误差和伪距率误差构成;
获得卡尔曼增益Kk=Pk,k-1H′k(Rk+HkPk,k-1Pk,k-1H′k)-1 (14);
修正卡尔曼增益δXk=δXk,k-1+Kk(Zk-HkδXk,k-1) (15);
估计协方差矩阵Pk=(I-KkHk)Pk,k-1 (16);
将PVT解更新为:
Xk=Xk-1+δXk (17)
Vk=Vk-1+δVk (18)
tb,k=tb,k-1+δtb,k (19)
td,k=td,k-1+δtd,k (20)。
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