CN116660956A - 一种北斗三号寻北定位设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种北斗三号寻北定位设备及方法。其中，北斗三号寻北定位设备，包括：天线模块、射频模块、北斗处理板、定向处理板，其中天线模块包括两个相同的零相位天线，用于接收视场内所有BD‑3卫星下行的B3、B1频点信号，经电缆送入主机完成对零相位天线中的有源部件供电功能；射频模块完成两路BD‑3卫星下行的B3、B1频点信号的下变频工作，分别变频到中频，同时由射频模块中的基准频率10MHz综合产生变频所需的各个频点以及北斗处理板所需的时钟；北斗处理板完成各个频点信号的捕获、跟踪、测量、解调、定位解算、组合、伪距差分定位、导航功能；定向处理板接收北斗处理板的定位信息、星历信息、伪距观测量、载波相位观测量原始采样数据以及陀螺仪数据，完成定向解算。
Description
技术领域
本发明涉及卫星导航技术领域，并且更具体地，涉及一种北斗三号寻北定位设备及方法。
背景技术
寻北定位设备是运动控制、组合导航、姿态控制中最重要的参数，其精确度和稳定性直接影响了后续计算结果，对系统的整体性能起到了决定性的作用。目前寻北定位设备存在定位精度差，无法实现高精度、快速定位的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种北斗三号寻北定位设备及方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种北斗三号寻北定位设备，包括：
天线模块、射频模块、北斗处理板、定向处理板，其中
天线模块包括两个相同的零相位天线，用于接收视场内所有BD-3卫星下行的B3、B1频点信号，经电缆送入主机完成对零相位天线中的有源部件供电功能；
射频模块完成两路BD-3卫星下行的B3、B1频点信号的下变频工作，分别变频到中频，同时由射频模块中的基准频率10MHz综合产生变频所需的各个频点以及北斗处理板所需的时钟；
北斗处理板完成各个频点信号的捕获、跟踪、测量、解调、定位解算、组合、伪距差分定位、导航功能；
定向处理板接收北斗处理板的定位信息、星历信息、伪距观测量、载波相位观测量原始采样数据以及陀螺仪数据，完成定向解算。
根据本发明的另一个方面，提供了一种北斗三号寻北定位方法，包括：
将惯性系统的定位输出结果与星历信息进行计算所得到惯性系统伪距、伪距率；
将惯性系统伪距、伪距率和卫星系统测得的伪距、伪距率取差值作为观测量；
根据预设的误差模型以及观测量估计出惯性系统的误差；
根据误差对惯性系统的定位输出结果进行修正，确定惯性系统的定位输出结果。
从而，本发明提出的寻北定位设备主要由天线模块、射频模块、北斗处理板、定向处理板、整机接口模块、结构模块等组成，可接收差分信息完成差分定位，陀螺仪数据完成姿态数据输出。能够接收北斗三号系统B1、B3频点的卫星导航信号，实现北斗单频/双频定位、测速和授时功能。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1是本发明一示例性实施例提供的北斗三号寻北定位设备的结构示意图；
图2是本发明一示例性实施例提供的北斗三号寻北定位设备示意图；
图3是本发明一示例性实施例提供的北斗三号寻北定位方法的流程示意图；
图4是本发明一示例性实施例提供的短基线定向原理图；
图5是本发明一示例性实施例提供的短基线定向流程图；
图6是本发明一示例性实施例提供的IMU/BDS紧组合导航原理框图；
图7是本发明一示例性实施例提供的开环紧组合滤波方案示意图；
图8是本发明一示例性实施例提供的闭环紧组合滤波方案示意图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细地描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。
应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
还应理解，在本发明实施例中，“多个”可以指两个或两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。
还应理解，对于本发明实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。
另外，本发明中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
还应理解，本发明对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明实施例可以应用于终端设备、计算机系统、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。适于与终端设备、计算机系统、服务器等电子设备一起使用的众所周知的终端设备、计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境，等等。
终端设备、计算机系统、服务器等电子设备可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施，分布式云计算环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。
图1是本发明一示例性实施例提供的北斗三号寻北定位设备的示意图。本实施例可应用在电子设备上，如图1所示，北斗三号寻北定位设备包括：
天线模块、射频模块、北斗处理板、定向处理板，其中
天线模块包括两个相同的零相位天线，用于接收视场内所有BD-3卫星下行的B3、B1频点信号，经电缆送入主机完成对零相位天线中的有源部件供电功能；
射频模块完成两路BD-3卫星下行的B3、B1频点信号的下变频工作，分别变频到中频，同时由射频模块中的基准频率10MHz综合产生变频所需的各个频点以及北斗处理板所需的时钟；
北斗处理板完成各个频点信号的捕获、跟踪、测量、解调、定位解算、组合、伪距差分定位、导航功能；
定向处理板接收北斗处理板的定位信息、星历信息、伪距观测量、载波相位观测量原始采样数据以及陀螺仪数据，完成定向解算。
具体提，本发明的目的是提供一种北斗三号寻北定位设备的设计方法，解决了现有技术中存在的问题。参考图1和图2所示，本发明所采用的技术方案是：
寻北定位设备能够接收北斗三号系统B1、B3频点的卫星导航信号，实现北斗单频/双频定位、测速和授时功能。寻北定位设备能够通过北斗双天线实现北斗短基线定向功能，并且可以有线方式接收差分信息完成差分定位。具备在卫星失锁状态下，采用惯性导航的方式，为载体提供定位、测速、测姿等功能。
1、整机组成
寻北定位设备是利用北斗系统BD2、BD3卫星实现导航、定位、定向和授时的用户终端，并且可接收陀螺仪数据完成姿态数据输出。并通过上述信息完成地理信息显示等任务。
陀螺仪采用高可靠性和稳定性的高精度MEMS传感器，并与BD系统实现紧耦合提供高精度的方位姿态信息。即在北斗无效的时候可以给车辆提供定位导航服务。
显控终端接收寻北定位设备发送的位置、时间、卫星星历、卫星状态、定位、定向、导航等信息，并以友好的人机交互界面显示。
寻北定位设备主要由天线模块、射频模块、北斗处理板、定向处理板、整机接口模块、结构模块等组成，可接收差分信息完成差分定位，陀螺仪数据完成姿态数据输出。其组成框图如图1所示。
a)寻北定位设备的两个相同的零相位天线接收视场内所有BD-3卫星下行的B3、B1频点信号，然后经电缆送入主机完成对零相位天线中的有源部件供电功能。
b)射频模块完成两路BD-3卫星下行的B3、B1频点信号的下变频工作，分别变频到中频，同时由射频模块中的基准频率10MHz综合产生变频所需的各个频点以及主板所需的时钟。由于故障检测、故障诊断和告警的需要，对馈电状态等进行采集，通过状态检测与控制串口送给基带处理板进行判读，完成故障告警功能。
c)北斗处理板完成各频点信号的捕获、跟踪、测量、解调、定位解算、组合、伪距差分定位、导航等功能。
d)定向处理板接收基带处理板得定位信息、星历信息、伪距观测量、载波相位观测量等原始采样数据，完成定向解算；
e)陀螺仪主要完成系统测姿需求；
f)主机通过RS232串口接收差分基准站播发的差分信息，送给进行北斗处理单元完成实时差分处理；
g)主机通过RS232或RS422接口与陀螺仪连接，完成姿态数据的输出；
h)显控终端包括CPU、显示屏、音频、按键等部分，显控终端完成定位、定向、导航信息显示和人机交互等功能
i)整机接口包括串口、网口、CAN接口等部分，完成信息的输入输出等工作；
j)电源模块包括电源管理、电源转换及滤波等部分，完成整个设备的供电；
k)结构模块完成上述设备进行固定安装，并考虑良好的环境适应性和电磁兼容性；
l)整机接口主要包含4个串口(1个密钥注入口，1个差分串口、1个调试串口、1个显控终端通信口)、1个网口、2个CAN口等接口。
根据本发明的另一个实施例，图3是本发明一示例性实施例提供的北斗三号寻北定位方法的流程示意图。本实施例可应用在电子设备上，如图3所示，北斗三号寻北定位方法300包括以下步骤：
步骤301，将惯性系统的定位输出结果与星历信息进行计算所得到惯性系统伪距、伪距率；
步骤302，将惯性系统伪距、伪距率和卫星系统测得的伪距、伪距率取差值作为观测量；
步骤303，根据预设的误差模型以及观测量估计出惯性系统的误差；
步骤304，根据误差对惯性系统的定位输出结果进行修正，确定惯性系统的定位输出结果。
本发明中采用的技术：
1.北斗短基线动态定向技术
定向技术是指将两个北斗天线安置在待测方向的轴线上，用导航卫星载波相位观测量测量出该方向的方向角和俯仰角。本产品的利用载波相位循环迭代解算技术实现高精度短基线定向，定向精度能够达到0.1°以内(3σ)，尤其是动态定向性能已经达到了国内顶尖水平。
2.北斗高精度载波相位提取技术
北斗定向技术用到的北斗卫星的载波相位观测量，因此高精度的载波相位提取技术是高精度定向技术的基础。寻北定位设备采用四象限反正切三阶锁相环进行载波相位提取，其载波相位提取精度可以达到0.01周，在国内处于领先水平。
3.快速定向技术
目前市面上北斗定位定向设备的定向时间大都在2分钟左右，而我司的北斗定位定向接收机采用先进的算法，将定向时间大大缩短。在冷启动情况下，我司北斗定位定向设备可以在不到1分钟内完成定向，在热启动情况下，时间更是缩短到25秒左右。快速定向技术使得北斗定位定向接收机在使用时更加方便和快捷。
卫星定向是基于卫星载波相位信号干涉测量原理，确定空间两点所成几何矢量在特定坐标系下的指向，这两点一般是指两个测量天线的物理相位中心，而坐标系可选地心地固坐标系ECEF(Earth Centered Earth Fixed)，当地水平坐标系或体坐标系，常用的是当地水平坐标系如北天东坐标系，此时根据基线矢量可直接解算得到其相对于真北基准的方位角和相对于水平面的俯仰角。
用载波相位进行定向的基本思想是根据实时观测的两个相互独立的接收机接收到的多颗(不少于4颗)卫星的载波相位信号，确定载体坐标系与当地地理坐标系之间的角度差，从而给出平台的方位角和高度角。在以主天线为原点建立起来的东北天坐标系中，以两天线所构成的基线矢量的方位角α代表基线矢量偏离正北方向的角度(偏东为正)，高度角β则代表基线矢量偏离地平面的角度(偏上为正)。因此，如果能够准确确定副天线在该东北天坐标系中的坐标(Δx,Δy,Δz).就可用(1-4)式计算出α和β，从而完成定向解算。
定向的主要误差源有如下几个方面：基线长度的影响、观测时间的影响、基线解算方法的影响、点位对中误差的影响、天线相位中心偏差的影响、多路径效应的影响、卫星钟钟差、接收机钟差。
1).短基线定向算法
寻北定位设备的工作环境是在一个运动载体的轴线上分别安设2个卫星信号接收天线，用导航卫星载波相位测量求解出运动载体的二维姿态参数。即为，运动载体的偏航角和俯仰角。偏航角是运动载体绕垂直轴的转动角，俯仰角是运动载体绕侧轴线的转动角。短基线姿态测量几何原理图如图4所示：
在基线向量求解过程中，采用的是双差观测模型。设在某一历元t，两接收机T1和T2同时观测到卫星Sj和Sk，且Sj为参考卫星以及以T1所在点为已知点，则有如下平差模型：
(1-1)式中，
令则上述模型用误差方程表示为：
若同步观测的卫星数为nj，则有(nj-1)个如上的误差方程，用矩阵表示为：
用最小二乘法就可以对上述误差方程进行求解，解算出双差模糊度值和基线向量参数。
基线向量解算过程实际上主要是一个平差的过程，平差所采用的观测值主要是双差观测值。在基线解算时，平差分三个阶段进行：
第一阶段进行初始平差，解算出整周未知数参数和基线向量的实数解(浮点解)；
第二阶段，将整周未知数固定成整数；
第三阶段，将确定了的整周未知数作为已知值，仅将待定的测站坐标作为未知参数，再次进行平差解算，解求出基线向量的最终解一整数解(固定解)。
最终利用求得的基线向量在东北天坐标系下固定解来进行方位角和俯仰角的求解。
当得到了基线在东北天坐标系中的坐标(ΔN,ΔE,ΔU).就可用(1-4)式计算出方位角和俯仰角，从而完成定向解算。
具体短基线定向流程设计如下图5所示。在单历元参数估计及模糊度固定模块中进行了大量的工作，包括浮点解解算，整周模糊度固定，观测值残差剔除，固定解求解等。
4.惯性/卫星组合导航功能设计
目前，在陆军各武器平台、作战保障车辆中安装的卫星导航设备及惯性导航设备大部分采用独立工作模式，两者之间的互相辅助、矫正较少。惯导系统能够提供移动载体的实时位置和姿态信息，是完全自主的导航方式，但是惯性导航定位误差随时间累加而越来越大，北斗具有定位和测速精度高的优势，且基本不受时间、地区的限制，但在卫星信号受到屏蔽或遮挡时，用户机无法定位。两者的组合可以充分发挥各自的优势，增加观测冗余度，提高异常误差的监测能力，提高系统的容错功能，增强导航系统的抗干扰、抗欺骗能力，提高系统完好性。
紧组合导航方式是将卫星系统与惯性系统在测距领域内进行的组合方式，其组合原理如图6所示，该方式中，将惯性系统的定位输出结果与星历信息进行计算所得到的伪距、伪距率和卫星系统测得的伪距、伪距率取差值作为观测量，然后根据误差模型估计出惯性系统的误差，将修正后的惯性系统计算结果作为最终的输出。
紧组合不仅消除了松组合方案中存在的相关性问题，而且在可用卫星信号不足四个时依然可以提供卫星系统辅助，这种优点在都市环境或茂林山峰环境中很有益处。
4.1紧组合KALMAN滤波模型
IMU/BDS紧组合导航的卡尔曼滤波模型主要包括状态方程和量测方程两部分，状态方程中，主要以惯性系统中的平台误差角[φE φN φU]T、位置误差[δL δλ δh]T、速度误差[δvE δvN δvU]T、陀螺仪漂移误差[εbx εby εbz]T、加速度计零偏和导航接收机中与卫星时钟钟差等效距离误差δtu、与时钟频率误差等效的距离率误差δtru为状态量，系统测量方程中，主要以伪距之差δρ和伪距率之差/>为量测量。
4.2系统状态方程
在紧组合方式中，系统的状态量主要分为惯性系统部分的误差状态量和卫星导航系统部分的误差状态量两部分，其中惯性系统部分的误差状态量方程为：
1)平台误差角方程
选取g系为导航坐标系，则可以得到平台误差角方程为：
2)位置误差方程
由
可以得出位置误差方程为：
3)速度误差方程
根据惯性系统的基本方程可得速度误差方程为：
4)惯性器件误差方程
惯性器件的误差模型一般写为：
δω＝ε+ηw
WG＝[ωtuωtru]T
其中，ε＝[εbxεbyεbz]T和通常视做一阶马尔可夫过程，ηw和ηf通常看做白噪声。ε和▽又可以写成：
式中，α和β为相关时间。
通过上上述的误差量结合，可以得到惯性部分的状态方程为：
其中，状态变量XI为：
系统噪声WI为：
WI＝[ωxωyωz ax ay az]T
其中，ω和a为零均值、正态分布的白噪声。
其中，F3×3、F′3×3、F″3×3、F″′3×3、F″″3×3、E3×3、E′3×3、E″3×3、E″′3×3、T3×6、T′3×6分别为：
导航接收机部分的误差状态量方程为：
钟差等效距离误差
a.时钟频率误差等效距离率误差
其中，βtru为相关时间。
通过将误差量整合，可得卫星导航部分的状态方程为：
式中，
XG＝[δtuδtru]T
将公式上述公式合并，可得紧组合系统的状态方程为：
即：
其中，
4.2系统量测方程
在紧组合导航中，系统的量测量选取为惯性系统与卫星导航系统两者伪距和伪距率的差值。
4.2.1伪距误差量测方程
设惯性系统以当地地理坐标系伪导航坐标系输出的载体位置信息为[Lλh]，则将其转换到直角坐标系中为：
xI＝(RN+h)*cosL*cosλ
yI＝(RN+h)*cosL*sinλ
zI＝[RN(1-e2)+h]*sinL
对两边求导可得：
δx＝δh*cosL*cosλ-(RN+h)*sinL*cosλ*δL-(RN+h)*cosL*sinλ*δλ
δy＝δh*cosL*sinλ-(RN+h)*sinL*sinλ*δL+(RN+h)*cosL*cosλ*δλ
δz＝δh*sinL+[RN(1-e2)+h]*cosL*δL
设可用卫星的位置坐标为[xg yg zg]，则可计算出第j颗卫星的伪距为：
设载体的真实位置为[x y z]，将上式在[x y z]处进行泰勒展开，并保留一次项，可得：
其中，
导航接收机测量得到的与第j颗卫星之间的伪距为：
式中为伪距测量噪声。
可得伪距量测量为：
若使用三颗卫星进行紧组合滤波时，写成矩阵形式为：
若使用四颗卫星进行紧组合滤波时，写成矩阵形式为：
以3星为例，可得量测方程为：
Zρ3(t)＝Hρ3(t)X(t)+Vρ3(t)
其中，量测矩阵为：
/>
aj1＝(RN+h)[-ej1sinLcosλ-ej2sinLsinλ]+[RN(1-e2)+h]ej3cosL
aj2＝(RN+h)[ej2cosLcosλ-ej1cosLsinλ]
aj3＝ej1 cosLcosλ+ej2cosLsinλ+ej3sinL
使用四颗星或更多星的参数形式与使用三颗星时类似。
4.2.2伪距率误差量测方程
通过对由惯性导航计算得到的伪距求导可得其对应的伪距率为：
式中：
其中，为载体在e系中的实际速度，/>为第j颗可用卫星在e系中的速度。
导航接收机与第j颗卫星的伪距率为：
其中，为伪距率量测噪声。
将上述做差可得伪距率误差量测量为：
/>
伪距率的量测方程为：
将上述公式合并即可得到如下以伪距、伪距率为量测量的紧组合导航的量测方程：
即：
Z(t)＝H(t)X(t)+V(t)
4.3组合滤波
在MEMS-IMU/BDS紧组合系统中，基于误差状态的卡尔曼滤波有开环和闭环两终误差反馈两种类型。开环类型不使用反馈结构，而闭环类型将组合滤波结果反馈给惯导系统进行误差修正。两种类型的紧组合滤波方案如图7和图8所示。
从结构图中可以看出，开环结构方案实现简单，不仅可以输出组合导航信息，而且惯性导航系统的工作不受滤波器故障的影响，在卡尔曼滤波器出现问题时惯性系统原始信息仍能连续输出，但是，因为惯性系统的漂移并未得到矫正，误差会继续随着时间积累，使得其线性假设不再成立。闭环结构因为误差估计结果会被实时反馈给惯性系统，使得惯性系统误差得到修正，但是如果卡尔曼滤波器出现故障，则惯性系统的工作也会受到影响。本项目紧组合导航实现时拟采用闭环紧组合滤波方案，接收机通过串口实时将组合导航的修正信息反向送至车内IMU(或陀螺仪、加速度计)对各传感器进行误差修正
以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，在本发明中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明为必须采用上述具体的细节来实现。
本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本发明中涉及的器件、系统、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、系统、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
还需要指出的是，在本发明的系统、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本发明的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
Claims (9)
1.一种北斗三号寻北定位设备，其特征在于，包括：天线模块、射频模块、北斗处理板、定向处理板，其中
所述天线模块包括两个相同的零相位天线，用于接收视场内所有BD-3卫星下行的B3、B1频点信号，经电缆送入主机完成对零相位天线中的有源部件供电功能；
所述射频模块完成两路BD-3卫星下行的B3、B1频点信号的下变频工作，分别变频到中频，同时由所述射频模块中的基准频率10MHz综合产生变频所需的各个频点以及所述北斗处理板所需的时钟；
所述北斗处理板完成所述各个频点信号的捕获、跟踪、测量、解调、定位解算、组合、伪距差分定位、导航功能；
所述定向处理板接收所述北斗处理板的定位信息、星历信息、伪距观测量、载波相位观测量原始采样数据以及陀螺仪数据，完成定向解算。
2.根据权利要求1所述的北斗三号寻北定位设备，其特征在于，还包括：主机，通过RS232串口接收差分基准站播发的差分信息，传输至所述北斗处理板完成实时差分处理。
3.根据权利要求1所述的北斗三号寻北定位设备，其特征在于，还包括：显控终端，与所述定向处理板连接，包括CPU、显示屏、音频、按键部分，用于完成定位、定向、导航信息显示和人机交互功能。
4.根据权利要求1所述的北斗三号寻北定位设备，其特征在于，还包括：整机接口，与所述定向处理板连接，包括串口、网口、CAN接口等部分，用于完成信息的输入输出工作。
5.根据权利要求4所述的北斗三号寻北定位设备，其特征在于，所述整机接口主要包含4个串口、1个网口、2个CAN口，其中
所述的串口为：1个密钥注入口，1个差分串口、1个调试串口、1个显控终端通信口。
6.根据权利要求1所述的北斗三号寻北定位设备，其特征在于，还包括：电源模块，包括电源管理、电源转换及滤波部分，用于完成整个设备的供电。
7.根据权利要求1所述的北斗三号寻北定位设备，其特征在于，所述射频模块还用于对馈电状态进行采集，通过状态信息检测接口送给北斗处理板进行判读，完成故障告警功能。
8.根据权利要求1所述的北斗三号寻北定位设备，其特征在于，还包括：抗干扰天线。
9.一种北斗三号寻北定位方法，其特征在于，包括：
将惯性系统的定位输出结果与星历信息进行计算所得到惯性系统伪距、伪距率；
将所述惯性系统伪距、伪距率和卫星系统测得的伪距、伪距率取差值作为观测量；
根据预设的误差模型以及所述观测量估计出惯性系统的误差；
根据所述误差对所述惯性系统的定位输出结果进行修正，确定所述惯性系统的定位输出结果。
Priority Applications (1)
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| CN202310617397.8A CN116660956A (zh) | 2023-05-29 | 2023-05-29 | 一种北斗三号寻北定位设备及方法 |
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-
2023
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