CN113253323A - 一种基于倒置gps结构的双载波伪卫星定位方法 - Google Patents

一种基于倒置gps结构的双载波伪卫星定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法，通过将所述目标端放置于定位目标上实时对外发射信号，各个所述监测端置于不同的位置对所述目标端发射的信号进行捕获跟踪，并将获取的载波相位观测量传送给主控端，由所述主控端完成最后的数据处理，通过载波相位差计算出目标位置，仅通过一个目标端发射信号，不需要考虑多颗伪卫星之间的时间同步问题，同时监控端时钟由主控端提供，简化了计算，并且采用时分多址来发射双载波信号，能有效的计算出整周模糊度，提高定位结果的准确性，解决了现有技术中被动定位使用伪卫星定位系统结构复杂和精度不足的技术问题。

Description

一种基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法
技术领域
本发明涉及伪卫星定位技术领域，尤其涉及一种基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法。
背景技术
伪卫星定位系统作为一种安置于地面的准导航卫星系统，发出的信号除了电文与卫星导航的信号不同以外，其他信息均相同。若以载波相位作为系统的测距手段，则接收机的定位误差将为厘米级，这样的精度完全可以满足人们在遮蔽严重的室外或完全封闭的室内等复杂环境下获取高精度位置信息的需求。
目前的定位需求主要分为两种，分别是主动定位和被动定位，主动定位是指定位目标发出定位信息才能进行的定位动作，而被动定位则是定位目标已经授权给对方，对方可以对其进行定位信息跟踪。这种基于一个接收机同时接收多个卫星信号完成定位的方式可以满足主动定位的需求，可以运用在购物中心、停车站等环境对自己位置进行确定。但是被动定位目标既可能是物也可能是特定人群，这些目标往往无需知道自身位置或无能力进行定位，比如对博物馆藏品、仓库货物等资产的监管、对老年人、罪犯或小孩的监督看护以及对特殊应用下待测物体的监测等，这种被动定位对定位精度要求高，加上特殊的定位需求，往往定位需要通过主控端来完成，所以类似分布式伪卫星组网的定位方式在这种需求下往往效果不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法，旨在解决现有技术中被动定位使用伪卫星定位系统结构复杂和精度不足的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的一种基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法，包括下列步骤：
选择目标端、主控端和若干个监测端组成定位网络；
所述主控端初始化；
所述目标端移动后实时发射伪卫星信号，若干个所述监测端捕获所述伪卫星信号；
所述监测端解调所述伪卫星信号，获取载波相位观测量；
所述载波相位观测量发送至所述主控端；
所述主控端计算出位置坐标值，完成定位。
其中，所述目标端负责伪卫星信号的生成和发射，所述监测端负责捕获跟踪所述伪卫星信号和解调数据码，获取载波相位观测量后发送给所述主控端，所述监测端的数量至少为四个。
其中，在所述主控端初始化的过程中，所述主控端首先导入初始状态下所述目标端的坐标位置以及若干个所述监测端的坐标位置，并计算出初始的整周数，再随着载波相位的变化，通过计数器实时更新当前的整周数。
其中，所述伪卫星信号模拟GPS信号结构，采用BPSK的调制方式，将载波、伪码和数据码调制在一起。
其中，所述载波为利用50％占空比分时隙发射的不同频率的双载波，所述载波通过同一晶振的不同倍频生成。
其中，在所述监测端解调所述伪卫星信号，获取载波相位观测量的过程中，所述监测端解调出数据码，并获取双载波发射时刻的小数部分相位值。
其中，在所述主控端计算出位置坐标值，完成定位的过程中，首先通过双载波相位对应关系解算模糊度，再通过载波相位差联立方程，所述主控端通过初始化计算出硬件固有时延并作为已知量代入方程，最后通过两次最小二乘解获得位置坐标值，完成定位。
本发明的一种基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法，通过将所述目标端放置于定位目标上实时对外发射信号，各个所述监测端置于不同的位置对所述目标端发射的信号进行捕获跟踪，并将获取的载波相位观测量传送给主控端，由所述主控端完成最后的数据处理，通过载波相位差计算出目标位置，仅通过一个目标端发射信号，不需要考虑多颗伪卫星之间的时间同步问题，同时监控端时钟由主控端提供，简化了计算，并且采用时分多址来发射双载波信号，能有效的计算出整周模糊度，提高定位结果的准确性，解决了现有技术中被动定位使用伪卫星定位系统结构复杂和精度不足的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法的流程示意图。
图2是本发明的一种基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法的构成技术原理图。
图3是本发明的具体实施例的定位网络组成示意图。
图4是本发明的具体实施例的信号调制与发射流程图。
图5是本发明的具体实施例的实际测量的动态定位结果比较图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，本发明提出了一种基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法，包括下列步骤：
S1：选择目标端、主控端和若干个监测端组成定位网络；
S2：所述主控端初始化；
S3：所述目标端移动后实时发射伪卫星信号，若干个所述监测端捕获所述伪卫星信号；
S4：所述监测端解调所述伪卫星信号，获取载波相位观测量；
S5：所述载波相位观测量发送至所述主控端；
S6：所述主控端计算出位置坐标值，完成定位。
所述目标端负责伪卫星信号的生成和发射，所述监测端负责捕获跟踪所述伪卫星信号和解调数据码，获取载波相位观测量后发送给所述主控端，所述监测端的数量至少为四个。
在所述主控端初始化的过程中，所述主控端首先导入初始状态下所述目标端的坐标位置以及若干个所述监测端的坐标位置，并计算出初始的整周数，再随着载波相位的变化，通过计数器实时更新当前的整周数。
所述伪卫星信号模拟GPS信号结构，采用BPSK的调制方式，将载波、伪码和数据码调制在一起。
所述载波为利用50％占空比分时隙发射的不同频率的双载波，所述载波通过同一晶振的不同倍频生成。
在所述监测端解调所述伪卫星信号，获取载波相位观测量的过程中，所述监测端解调出数据码，并获取双载波发射时刻的小数部分相位值。
在所述主控端计算出位置坐标值，完成定位的过程中，首先通过双载波相位对应关系解算模糊度，再通过载波相位差联立方程，所述主控端通过初始化计算出硬件固有时延并作为已知量代入方程，最后通过两次最小二乘解获得位置坐标值，完成定位。
本发明的技术原理请参阅图2，目标端设计为一个信号发射装置，配备一个信号发射模拟器和一个全向发射天线，监测端由一个接收天线以及一个伪卫星信号接收装置组成，监测端至少需要布置四个以上，将接收天线置于已知的坐标点。视应用场景，若仅进行二维定位，则四个坐标z轴位置等高，否则还需考虑垂直方向位置差异，具体的位置摆放可以根据实际环境进行调整。监测端仅负责捕获跟踪伪卫星信号，然后解调出数据码，同时获取载波相位观测量并发送给主控端。这里由于目标端仅发射一种伪码的卫星信号，因此可以减少处理通道。
请参阅图3，本发明还提出了一种基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法的具体实施例：
定位网络由目标端、主控端以及四个监测端组成，目标端放置于定位目标上，可以进行移动，并实时对外发射信号。各个监测端置于不同的位置对目标端发射的信号进行捕获跟踪，并将获取的载波相位观测量传送给主控端，由主控端完成最后的数据处理，通过载波相位差计算出目标位置，同时主控端既要完成定位解算，还需要对各个监测端进行授时和初始化幅值。
伪码可以采用P码或者C/A码，通过良好的自相关性与互相关性便于信号的捕获；数据码包含发射时间信息、初始坐标值和即时相位关系等定位所需的信息；双载波可通过同一晶振的不同倍频生成，信号调制与发射流程请参阅图4，发射信号由伪码调制到载波上形成，不同频率载波调制同一伪码，但通过不同时间间隔发出，经过调制后的信号，数学表达式可以表示为：
Figure BDA0003019990990000051
其中，A为载波振幅，C(t)为C/A码序列，D(t)为数据码，f1和f2分别是两个不同的载波频率，φ是载波初始相位，T为单位时间间隔，一个单位时间间隔内，两个载波依次发射，n为正整数。
为了正确获得载波相位观测量，首先通过主控端初始化的计算返回初始相位值
Figure BDA0003019990990000052
其中N0表示初始整周数，
Figure BDA0003019990990000053
表示初始小数部分相位。这里获取的初始值可以作为常量带入后面的计算，若设定位开始时刻为t0，在这个时刻信号被跟踪锁定后，以后的载波相位变换的整周数就可以通过小数部分相位值的进位来自动计数。所以从t0开始到任意时刻t的载波相位可表示为：
Figure BDA0003019990990000054
通过这种办法，只要跟踪过程中不发生失锁，信号能持续跟踪，那么整周数就可以持续累加，从而得到正确的相位值。但是如果被测物体初始位置无法确定或信号环境复杂导致载波相位容易发生周跳的情况下，单靠整周数初始化不足以实现无模糊度的定位解算，因此，本发明提出了采用双载波相位的线性组合法应用到伪卫星系统，进一步消除模糊度。
由于存在两个载波频率，因此监测端可以获取到两个载波相位观测量，设为φ1(t)、φ2(t)，显然两载波的信号传播时间ΔT(t)相同，所以有：
ΔT(t)＝φ1(t)/f1＝φ2(t)/f2 (3)
由于两个频率都是在同一晶振下倍频产生，必定存在对应关系，因此有：
Figure BDA0003019990990000061
其中λ1和λ2对应两个载波的波长，f1和f2对应两个载波的频率，N1和N2表示两载波的对齐周期数。假设两载波发射时的初始相位一致，此时相位差为零，在信号传播过程中，载波相位随路径而改变，相位差也随之改变，那么势必在经过一定的载波周期后，两个载波相位将会重新对齐，即此时相位差再次为零。则根据公式(4)，以载波f1为例，若载波到达监测端时刚好载波相位差
Figure BDA0003019990990000062
此时经历的整周数刚好为N1的整数倍，那么此时可以得到载波相位为：φ(t)＝nN1，其中n为对其周期数的整数倍。
但考虑到实际应用下刚好相位差为0的情况并不常有，因此需要找到一种通用的算法可以在任意相位差下得到一个大致的整周数。本发明通过找到相位小数部分与整体相位的关系，提出一种计算任意相位差下整周系数η的公式：
Figure BDA0003019990990000063
通过公式(5)可知，
Figure BDA0003019990990000064
是该式的一种特殊情况，此时整周系数η为同时整除λ1和λ2的最小公倍数。在
Figure BDA0003019990990000065
不为零的条件下，f1和f2的载波相位为：
Figure BDA0003019990990000066
以载波f1为例，联立公式(2)和公式(6)可得到整数倍数n：
Figure BDA0003019990990000067
回代到公式(6)就可以得到正确的载波相位观测量。
主控端需要根据获取的载波相位观测量对目标端位置进行解算并对各种位置信息进行预处理，同时需要对各个监测端统一授时，可以通过同轴线向各个监测端传送基准晶振信号。因此可以分为定位解算模块、时钟授时模块以及预处理模块，在此重点分析定位解算模块，提出一种应用于倒置GPS结构下的差分解算法。
考虑到时间同步的问题，虽然是通过同一主控端进行授时，但是各个监测端所处位置不同，必然导致时钟传输距离不同，从而造成各监测端钟面时不同，虽然这个时钟差无法进行准确计算，但是知道只要监测端位置不变，那么这个钟差就是个固定值，因此可以通过差分方程将固定值作为已知量带入，等同于消除了各监测端的钟差。钟差的消除可以通过预处理模块实现，实现步骤如下：
Step1:准确测量各个监测端Ri的位置坐标，可以以其中一个位置作为坐标原点，并获取目标端S的初始位置。那么同时就能计算出各个监测端与目标端的初始距离pi。
Step2:设主控端的标准授时时间为t，则各个监测端与主控端时间的钟差为δti，同时设目标端与标准时间的钟差为δtS，那么伪卫星信号在时刻tS发射出去，在ti时刻被对应的监测端Ri接收，根据速度、时间与距离的关系可得：
pi＝c[(ti+δti)-(tS+δtS)] (8)
Step3:将公式(8)中各个监测端的关系式差分后变换可得：
Figure BDA0003019990990000071
其中δti,1＝δti-δt1，经过差分，目标端的钟差δtS被消除，而距离值pi与时间ti是已知量，故通过公式(9)可以计算出钟差之差δti,1。
Step4:将各个监测端计算得来的δti,1存入主控端，作为一个固定参量参与后面的定位解算，至此，完成预处理步骤，消除了两端钟差。
主控端的定位解算模块整合前面得来的数据，通过载波相位观测量来计算位置，且整周数Ni已被正确计算，则在任意时刻t，目标端S与监测端Ri的距离pi(t)为：
Figure BDA0003019990990000072
这里求出的距离只能是伪距，还包括了钟差和传播路径上引起的误差ε，为简化内容，本发明只描述二维定位下的实现，如果进行三维定位则只需再多设置一个监测站即可实现，原理上一致。可以采用笛卡尔坐标系，设目标端坐标为(X,Y)，监测端坐标为(xi,yi)，所以距离pi(t)还可以表示为：
Figure BDA0003019990990000081
将公式(10)代入公式(11)中，联立成方程组可得：
Figure BDA0003019990990000082
再将公式(12)中的其他方程与第一个方程作差得到监测端之间的差分载波相位观测方程组：
Figure BDA0003019990990000083
其中，
Figure BDA0003019990990000084
易知，进行差分后，目标端钟差δtS被消除，监测端的钟差之差在前面预处理过程中已被计算得出，直接作为常量带入即可。基于公式(13)，可以通过两次最小二乘迭代来完成定位解算，具体步骤如下：
步骤1：首先需要对原关系式进行线性化处理。令pi1＝pi′-p1′，则存在关系(pi1+p1′)2＝pi′2，展开后两边同时减去p1′2，这样便能消除未知数的平分项，仅保留一次项，及完成线性化。
步骤2：通过上述的线性化，仅通过三个监测端的载波相位差就可以得到一个基于位置坐标的矩阵方程：
Figure BDA0003019990990000085
其中ki＝xi 2+yi 2，通过进一步的求解，最终可以将公式(14)简化为：
Figure BDA0003019990990000091
其中P1、P2、Q1、Q2都是已知量，可以通过前面计算直接得出，仅p1′是未知量，知道p1′的值就可以计算出坐标值。
步骤3：求出p1′，由pi′＝√(xi-X)2+(yi-Y)2，当i＝1时，再将公式(15)代入，
得到一个一元二次方程，p1′有两个根，根据先验信息可以舍去一个无用根，剩下的根为正解，回代入公式(15)就能获得估计坐标值(X1，Y1)。
步骤4：将第四个监测端得到的载波相位量引入，此时方程组个数将大于未知量个数，因此相当于引入一个冗余量来辅助计算，使结果更精确。令
Figure BDA0003019990990000092
假设他们三者线性无关，则有：
H＝GZ0+ζ (16)
其中Z0表示无误差的观测量；
Figure BDA0003019990990000093
ζ为误差向量。误差向量ζ可由时延误差与各监测端的距离偏差联立求出，从而可以建立误差矢量的协方差矩阵Σ＝Cov(ζ,ζ)，这里Σ-1可以作为最小二乘中的权重，从而得到一个WLS近似解：
Z＝(GTΣ-1G)-1GTΣ-1H (17)
这里解出的初始解
Figure BDA0003019990990000094
只是一个粗略的结果，可以带入回
Figure BDA0003019990990000095
从而重新估算Σ-1。
步骤5：由于步骤4中求出的初始解是在假设X,Y,p1′三者线性无关条件下得出的，但是实际情况下它们存在约束关系p1′2＝(xi-X)2+(yi-Y)2，所以还需要进一步计算以提高精度。在测量噪声足够小的情况下令
Figure BDA0003019990990000096
这里e1,e2,e3分别为各分量估计误差。这里需要特殊处理，将向量Z前两个元素分别减去x1和y1，再对向量Z的元素进行平方运算可得新的误差向量ζ′：
Figure BDA0003019990990000101
重复前面步骤可以得到ζ′的协方差矩阵Σ′。由于ζ'为高斯随机向量，可以通过公式(17)进行估计：
Z'＝(G'TΣ'-1G')-1G'TΣ'-1H' (19)
采用一阶扰动方法计算和保留线性扰动分量可以求解出Σ′，那么Z'就能被求解出来，这里就完成第二次WLS运算，所以结合两次的计算结果，目标端最终估计值为
Figure BDA0003019990990000102
采用上述方式的伪卫星系统，最终的实际测量中动态定位结果请参阅图5。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法，其特征在于，包括下列步骤：
选择目标端、主控端和若干个监测端组成定位网络；
所述主控端初始化；
所述目标端移动后实时发射伪卫星信号，若干个所述监测端捕获所述伪卫星信号；
所述监测端解调所述伪卫星信号，获取载波相位观测量；
所述载波相位观测量发送至所述主控端；
所述主控端计算出位置坐标值，完成定位。
2.如权利要求1所述的基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法，其特征在于，所述目标端负责伪卫星信号的生成和发射，所述监测端负责捕获跟踪所述伪卫星信号和解调数据码，获取载波相位观测量后发送给所述主控端，所述监测端的数量至少为四个。
3.如权利要求2所述的基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法，其特征在于，在所述主控端初始化的过程中，所述主控端首先导入初始状态下所述目标端的坐标位置以及若干个所述监测端的坐标位置，并计算出初始的整周数，再随着载波相位的变化，通过计数器实时更新当前的整周数。
4.如权利要求3所述的基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法，其特征在于，所述伪卫星信号模拟GPS信号结构，采用BPSK的调制方式，将载波、伪码和数据码调制在一起。
5.如权利要求4所述的基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法，其特征在于，所述载波为利用50％占空比分时隙发射的不同频率的双载波，所述载波通过同一晶振的不同倍频生成。
6.如权利要求5所述的基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法，其特征在于，在所述监测端解调所述伪卫星信号，获取载波相位观测量的过程中，所述监测端解调出数据码，并获取双载波发射时刻的小数部分相位值。
7.如权利要求6所述的基于倒置GPS结构的双载波伪卫星定位方法，其特征在于，在所述主控端计算出位置坐标值，完成定位的过程中，首先通过双载波相位对应关系解算模糊度，再通过载波相位差联立方程，所述主控端通过初始化计算出硬件固有时延并作为已知量代入方程，最后通过两次最小二乘解获得位置坐标值，完成定位。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023206168A1 (zh) * 2022-04-27 2023-11-02 北京小米移动软件有限公司 定位方法、装置、设备及存储介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010045472A (ko) * 1999-11-05 2001-06-05 오길록 위치정보와 지리정보를 이용한 이동체 위치 정보 확인 방법
US20030058163A1 (en) * 2000-01-24 2003-03-27 Integrinautics Corporation, A California Corporation Carrier-based differential-position determination using multi-frequency pseudolites
CN101158719A (zh) * 2007-11-16 2008-04-09 上海伽利略导航有限公司 伪卫星亚分米级室内定位系统及其载波相位定位方法
CN103278836A (zh) * 2013-05-31 2013-09-04 中国科学院光电研究院 基于两次转发体制的飞行器定位方法
CN105607077A (zh) * 2015-12-23 2016-05-25 北京时代民芯科技有限公司 一种星载双模四频gnss导航接收机
CN110045407A (zh) * 2019-05-14 2019-07-23 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种分布式伪卫星/gnss优化定位方法
CN110749907A (zh) * 2019-12-20 2020-02-04 深圳微品致远信息科技有限公司 一种基于北斗动定位中接收机的钟差补偿方法及其系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010045472A (ko) * 1999-11-05 2001-06-05 오길록 위치정보와 지리정보를 이용한 이동체 위치 정보 확인 방법
US20030058163A1 (en) * 2000-01-24 2003-03-27 Integrinautics Corporation, A California Corporation Carrier-based differential-position determination using multi-frequency pseudolites
CN101158719A (zh) * 2007-11-16 2008-04-09 上海伽利略导航有限公司 伪卫星亚分米级室内定位系统及其载波相位定位方法
CN103278836A (zh) * 2013-05-31 2013-09-04 中国科学院光电研究院 基于两次转发体制的飞行器定位方法
CN105607077A (zh) * 2015-12-23 2016-05-25 北京时代民芯科技有限公司 一种星载双模四频gnss导航接收机
CN110045407A (zh) * 2019-05-14 2019-07-23 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种分布式伪卫星/gnss优化定位方法
CN110749907A (zh) * 2019-12-20 2020-02-04 深圳微品致远信息科技有限公司 一种基于北斗动定位中接收机的钟差补偿方法及其系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"《倒GPS定位及其应用》", 《火控雷达技术》, pages 32 - 36 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023206168A1 (zh) * 2022-04-27 2023-11-02 北京小米移动软件有限公司 定位方法、装置、设备及存储介质

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