CN109239742B - 一种北斗卫星导航信号的自动化校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种北斗卫星导航信号的自动化校准方法，解决的是测试过程繁琐，操作复杂的技术问题，通过采用步骤一，建立自动化校准系统，包括信号关联单元，信号关联单元一端连接有多个北斗卫星导航信号采集器，另一端连接有多个校准业务单元;步骤二，初始化自动化校准系统，信号关联单元根据所有北斗卫星导航信号采集器采集的信号数据进行相关性融合计算，计算出统一的校准数据作为应用数据；步骤三，校准业务单元根据接受自信号关联单元的应用数据进行信号校准，所述应用数据包括应用数据数值、数据可信度空间值；步骤四，同类校准业务单元进行测试参数修正，输出参数修正值的技术方案，较好的解决了该问题，可用于北斗导航应用中。

Description

一种北斗卫星导航信号的自动化校准方法

技术领域

本发明涉及北斗卫星导航技术领域，具体涉及一种北斗卫星导航信号的自动化校准方法。

背景技术

中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)、欧洲伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system)之后第四个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

现有的北斗卫星导航信号校准方法是通过对导航信号进行单一属性的测试进行的，存在测试过程繁琐，操作复杂的技术问题。因此，提供一种测试过程简单、操作简单的北斗卫星导航信号自动校准方法就很必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的测试过程繁琐，操作复杂的技术问题。提供一种新的北斗卫星导航信号的自动化校准方法，该北斗卫星导航信号的自动化校准方法具有测试过程简单、操作简单的特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种北斗卫星导航信号的自动化校准方法，所述自动化校准方法包括：

步骤一，建立自动化校准系统，所述自动化校准系统包括信号关联单元，信号关联单元一端连接有多个北斗卫星导航信号采集器，另一端连接有多个校准业务单元；

步骤二，初始化自动化校准系统，信号关联单元根据所有北斗卫星导航信号采集器采集的信号数据进行相关性融合计算，计算出统一的校准数据作为应用数据；

步骤三，校准业务单元根据接受自信号关联单元的应用数据进行信号校准，所述应用数据包括应用数据数值、数据可信度空间值；

步骤四，同类校准业务单元进行测试参数修正，输出参数修正值；

步骤五，初始化自动化校准系统根据参数修正值相应调整北斗导航信号，完整自动化校准。

本发明的工作原理：本发明实现了多个数据采集多个业务处理的协调部署，通过信号关联单元建立关联性，通过解析关联性，提供统一的供业务处理的数据实现了信号多维度校准、多参数校准的简单操作。同时，在此基础上通过对于同类校准业务单元进行测试修正，减小误差，修正方法可采用一般的平均法消除误差，得到修正值。本发明的自动校准过程简单、操作简单。

上述方案中，为优化，进一步地，所述信号关联单元包括相互独立的关联服务器和关联协调器，关联数据库、关联业务会话层代理单元、通信业务代理单元以及通信前置机，所述关联服务器能够计算网络通信协议的数据参数；所述关联协调器能够计算网络通信协议的控制参数。

进一步地，步骤三中的数据可信度空间值包括时钟可信度值，时钟可信度值计算包括：

步骤1，建立具有关联性的校准时钟类与通信时钟类，应用时钟类与通信时钟类；

步骤2，北斗卫星导航信号采集器对输出的参数报文进行报文时钟标记、报文时钟误差标记，对通信数据包进行通信时钟标记、通信时钟误差标记；

步骤3，信号关联单元通过对步骤1的关联性进行结算，根据信号关联单元接收到的通信时钟、通信时钟误差计算出相应的报文时钟、报文时钟误差；

步骤4，将步骤3的报文时钟、报文时钟误差定义为时钟可信度值。

进一步地，所述数据可信度空间值还包括数值可信度，计算数值可信度为：

步骤A，根据北斗卫星导航信号采集器厂家提供的计量误差值或预先测试统计出斗卫星导航信号采集器的计量误差值；

步骤B，统计计算通信传输过程的错包率和丢包率作为通信误差值；

步骤C，将计量误差值和通信误差值融合为数值可信度。

进一步地，所述北斗导航信号包括RNSS/GPS射频仿真信号，RDSS射频仿真信号以及干扰仿真信号。

进一步地，所述校准业务单元包括用户设备测量指标标准化校准类、用户设备时延指标标准化校准类、入站信号测量值校准类以及出站信号监测评估类。

进一步地，所述步骤一还包括

步骤一.1，预置北斗卫星导航信号采集器及校准业务单元的运行时间与生命周期成本的相关函数，计算并赋予权值；

步骤二.2，根据预先设置的校准任务时间，北斗卫星导航信号采集器数以及校准业务单元同类中数量，按照优先级锁定参与当前校准业务的北斗卫星导航信号采集器数以及校准业务单元；所述优先级为权值和运行时间。

进一步地，所述运行时间与生命周期成本的相关函数为：

其中，t为运行时间。

本发明通过统计各个模块的运行时间与生命周期成本之间的函数关系，并赋予权值，通过统计模块运行时时间的多少，选择最优的模块，即使用成本最低的模块进行当前校准任务。

全寿命周期费用由各个模块的净值(即模块资产原值计提折旧后的剩余价值)、运行费用和维护费用组成。在净值上，由于模块越用越旧，故模块的净值会逐年降低。在运行费用上，由于模块使用过程中，运行效率会逐年减小，导致使用费用逐年增加。在维护费用上，由于越用越旧的问题，模块出现错误的概率会越来越大，所以维护成本会逐年增加。因此，当设备处于第一时段时，设备净值最大，运行费用最小，维护费用最小；当设备处于第二时段时，设备净值适中，运行费用适中，维护费用适中；当设备处于第三时段时，设备净值最小，运行费用最大，维护费用最大。因此，认为权值设置选取随时间变化递减。

本发明的有益效果：本发明通过设置信号关联单元，建立强相关性来实现了对于校准业务的统一数据提供，避免了现有校准测试参数采集的设备复杂冗余，避免了采集数据处理代价大的问题。多个校准业务单元根据各自不同的校准参数的业务应用数据需求，从信号关联单元的数据中获取应用数据，避免了应用数据的不同源和重复采集。同时使用精度较高的通信时钟校正了校正业务数据的时钟，并将时钟误差、计量误差等合成为数据可信度，在校准时能够直观的给出校准的可信度。通过对于设备模块的运行时间、成本进行考虑，选取最优的设备模块进行调用，组合为当前校准业务中的单元，实现了效率最大化。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1，实施例1中的自动化校准方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供一种北斗卫星导航信号的自动化校准方法，如图1，所述自动化校准方法包括：

步骤一，建立自动化校准系统，所述自动化校准系统包括信号关联单元，信号关联单元一端连接有多个北斗卫星导航信号采集器，另一端连接有多个校准业务单元；

步骤二，初始化自动化校准系统，信号关联单元根据所有北斗卫星导航信号采集器采集的信号数据进行相关性融合计算，计算出统一的校准数据作为应用数据；

步骤三，校准业务单元根据接受自信号关联单元的应用数据进行信号校准，所述应用数据包括应用数据数值、数据可信度空间值；

步骤四，同类校准业务单元进行测试参数修正，输出参数修正值；

步骤五，初始化自动化校准系统根据参数修正值相应调整北斗导航信号，完整自动化校准。

本实施例中的参数修正方法可采用现有的根据多个通路径数据进行误差修正的方法，比如平均值法。

具体地，信号关联单元包括相互独立的关联服务器和关联协调器，关联数据库、关联业务会话层代理单元、通信业务代理单元以及通信前置机，所述关联服务器能够计算网络通信协议的数据参数；所述关联协调器能够计算网络通信协议的控制参数。

具体地，步骤三中的数据可信度空间值包括时钟可信度值，时钟可信度值计算包括：

步骤1，建立具有关联性的校准时钟类与通信时钟类，应用时钟类与通信时钟类；

步骤2，北斗卫星导航信号采集器对输出的参数报文进行报文时钟标记、报文时钟误差标记，对通信数据包进行通信时钟标记、通信时钟误差标记；

步骤3，信号关联单元通过对步骤1的关联性进行结算，根据信号关联单元接收到的通信时钟、通信时钟误差计算出相应的报文时钟、报文时钟误差；

步骤4，将步骤3的报文时钟、报文时钟误差定义为时钟可信度值。

详细地，所述数据可信度空间值还包括数值可信度，计算数值可信度为：

步骤A，根据北斗卫星导航信号采集器厂家提供的计量误差值或预先测试统计出斗卫星导航信号采集器的计量误差值；

步骤B，统计计算通信传输过程的错包率和丢包率作为通信误差值；

步骤C，将计量误差值和通信误差值融合为数值可信度。两者的融合是将两个误差值进行叠加，得出最终的误差值。

本实施例中，所述北斗导航信号包括RNSS/GPS射频仿真信号，RDSS射频仿真信号以及干扰仿真信号。

具体地，本实施例的校准业务单元包括用户设备测量指标标准化校准类、用户设备时延指标标准化校准类、入站信号测量值校准类以及出站信号监测评估类。上述校准业务类型是现有的校准类型，本实施例不再赘述。

此外，本实施例的步骤一还包括

步骤一.1，预置北斗卫星导航信号采集器及校准业务单元的运行时间与生命周期成本的相关函数，计算并赋予权值；

步骤二.2，根据预先设置的校准任务时间，北斗卫星导航信号采集器数以及校准业务单元同类中数量，按照优先级锁定参与当前校准业务的北斗卫星导航信号采集器数以及校准业务单元；所述优先级为权值和运行时间。

其中，所述运行时间与生命周期成本的相关函数为：

其中，t为运行时间。

本发明通过统计各个模块的运行时间与生命周期成本之间的函数关系，并赋予权值，通过统计模块运行时时间的多少，选择最优的模块，即使用成本最低的模块进行当前校准任务。通过对于函数的分解，当设备处于第一时段时，设备净值最大，运行费用最小，维护费用最小；当设备处于第二时段时，设备净值适中，运行费用适中，维护费用适中；当设备处于第三时段时，设备净值最小，运行费用最大，维护费用最大。因此，认为权值设置选取随时间变化递减。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (5)

1.一种北斗卫星导航信号的自动化校准方法，其特征在于：所述自动化校准方法包括：

步骤一，建立自动化校准系统，所述自动化校准系统包括信号关联单元，信号关联单元一端连接有多个北斗卫星导航信号采集器，另一端连接有多个校准业务单元；

步骤二，初始化自动化校准系统，信号关联单元根据所有北斗卫星导航信号采集器采集的信号数据进行相关性融合计算，计算出统一的校准数据作为应用数据；

步骤三，校准业务单元根据接受自信号关联单元的应用数据进行信号校准，所述应用数据包括应用数据数值、数据可信度空间值，所述数据可信度空间值包括时钟可信度值和数值可信度，时钟可信度值计算包括：

步骤1，建立具有关联性的校准时钟类与通信时钟类，应用时钟类与通信时钟类；

步骤2，北斗卫星导航信号采集器对输出的参数报文进行报文时钟标记、报文时钟误差标记，对通信数据包进行通信时钟标记、通信时钟误差标记；

步骤3，信号关联单元通过对步骤1的关联性进行结算，根据信号关联单元接收到的通信时钟、通信时钟误差计算出相应的报文时钟、报文时钟误差；

步骤4，将步骤3的报文时钟、报文时钟误差定义为时钟可信度值；

计算数值可信度为：

步骤A，根据北斗卫星导航信号采集器厂家提供的计量误差值或预先测试统计出斗卫星导航信号采集器的计量误差值；

步骤B，统计计算通信传输过程的错包率和丢包率作为通信误差值；

步骤C，将计量误差值和通信误差值融合为数值可信度；

步骤四，同类校准业务单元进行测试参数修正，输出参数修正值；

步骤五，初始化自动化校准系统根据参数修正值相应调整北斗导航信号，完整自动化校准。

2.根据权利要求1所述的北斗卫星导航信号的自动化校准方法，其特征在于：所述信号关联单元包括相互独立的关联服务器和关联协调器，关联数据库、关联业务会话层代理单元、通信业务代理单元以及通信前置机，所述关联服务器能够计算网络通信协议的数据参数；所述关联协调器能够计算网络通信协议的控制参数。

3.根据权利要求1所述的北斗卫星导航信号的自动化校准方法，其特征在于：所述北斗导航信号包括RNSS/GPS射频仿真信号，RDSS射频仿真信号以及干扰仿真信号。

4.根据权利要求1所述的北斗卫星导航信号的自动化校准方法，其特征在于：所述校准业务单元包括用户设备测量指标标准化校准类、用户设备时延指标标准化校准类、入站信号测量值校准类以及出站信号监测评估类。

5.根据权利要求1所述的北斗卫星导航信号的自动化校准方法，其特征在于：所述步骤一还包括

步骤一.1，预置北斗卫星导航信号采集器及校准业务单元的运行时间与生命周期成本的相关函数，计算并赋予权值；

步骤二.2，根据预先设置的校准任务时间，北斗卫星导航信号采集器数以及校准业务单元同类中数量，按照优先级锁定参与当前校准业务的北斗卫星导航信号采集器数以及校准业务单元；所述优先级为权值和运行时间。

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