基于北斗二代卫星导航系统的接收机深组合实现方法
【专利摘要】本发明公开了基于北斗二代卫星导航系统的接收机深组合实现方法，通过惯导系统辅助，为接收机载波跟踪环提供精确的速度辅助，再利用载波跟踪环闭环为码跟踪环提供载波辅助，消除载波跟踪环和码跟踪环中的载体的大部分动态因素，从而降低载波跟踪环和码跟踪环的阶数，将噪声带宽降低，实现了克服了紧组合技术无法改善接收机跟踪卫星信号的鲁棒性和测量值的质量，对接收机环路辅助后可将滤波器带宽压窄，提高接收机的高动态适应能力、跟踪灵敏度以及抗干扰性能的技术效果。
【专利说明】基于北斗二代卫星导航系统的接收机深组合实现方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星与惯性组合导航领域，尤其涉及基于北斗二代卫星导航系统的接 收机深组合实现方法。

【背景技术】
[0002] 现有的卫星导航接收机与惯性导航组合导航使用的组合方式主要有松组合、紧组 合以及深组合。市场上的卫星导航接收机主要采用的组合方式为松组合或紧组合方式。深 组合接收机目前有很多学校和科研单位都在研究，但是大多都还处于试验和验证阶段，还 未发现有国内研发的同类深组合卫星导航接收机应用于产品中。
[0003] 紧组合接收机的实现方式为：惯导输出定位、测速结果到接收机和卡尔曼滤波器， 接收机根据位置、速度和卫星星历可以更加准确的预测出卫星信号的伪距和多普勒频移 等，而这些测量预测值与接收机实际测量值形成误差信号，再经卡尔曼滤波器得到惯导子 系统定位、定速结果的校正量。卫星导航接收机利用组合导航模块计算出的卫星伪距、伪距 率等信息辅助捕获卫星信号，实现卫星信号的快速捕获。同时，准确的BD2 (北斗二代）卫 星测量预测值还可以用来有效地检测接收机实际测量值的正误，排除那些比如遭多路径影 响的错误伪距、由反射波信号引起的异常多普勒频移以及由失锁或失周带来的故障波相位 测量值等。
[0004] 虽然紧组合接收机能利用组合导航模块计算出的卫星伪距、伪距率等信息辅助捕 获卫星信号，实现卫星信号的快速捕获，并且也能检测出一些错误的BD2卫星和传感器测 量值，但是对于提高接收机跟踪卫星信号的鲁棒性和改善接收机测量值的质量基本上没有 帮助，原因在于紧组合未有效降低跟踪环路的动态应力误差及噪声。为了提高接收机性能， 可采用惯导辅助接收机环路实现深组合，进而提高接收机的高动态适应能力、跟踪灵敏度 以及测量精度。
[0005] 综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上 述技术至少存在如下技术问题： 在现有技术中，由于现有的卫星导航接收机与惯性导航组合导航主要使用松组合、紧 组合的组合方式，而紧组合未有效降低跟踪环路的动态应力误差及噪声，导致对于提高接 收机跟踪卫星信号的鲁棒性和改善接收机测量值的质量基本上没有帮助，所以，现有的卫 星导航接收机与惯性导航组合导航方式存在无法提高接收机跟踪卫星信号的鲁棒性和改 善接收机测量值的质量，以及接收机的高动态适应能力、跟踪灵敏度以及测量精度较差的 技术问题。


【发明内容】

[0006] 本发明提供了基于北斗二代卫星导航系统的接收机深组合实现方法，解决了现有 的卫星导航接收机与惯性导航组合导航方式存在无法提高接收机跟踪卫星信号的鲁棒性 和改善接收机测量值的质量，以及接收机的高动态适应能力、跟踪灵敏度以及测量精度较 差的技术问题，实现了克服了紧组合技术无法改善接收机跟踪卫星信号的鲁棒性和测量值 的质量，对接收机环路辅助后可将滤波器带宽压窄，提高接收机的高动态适应能力、跟踪灵 敏度以及抗干扰性能的技术效果。
[0007] 为解决上述技术问题，本申请实施例提供了基于北斗二代卫星导航系统的接收机 深组合实现方法，所述方法包括： 首先，接收机在捕获到北斗二代卫星后将北斗二代系统时间和卫星信息发送到组合导 航模块，同时，惯导将所述北斗二代的位置和速度发送到所述组合导航模块； 然后，所述组合导航模块根据所述接收机和所述惯导发送的信息进行伪距和多普勒预 测； 然后，所述组合导航模块对预测的伪距、伪距率、加速度和加加速度进行卡尔曼滤波， 得出伪距和多普勒频移估计值； 然后，所述组合导航模块将滤波结果返回到所述接收机，所述接收机利用上一时刻伪 距和伪距率信息推算当前时刻的环路DDS值辅助载波环路跟踪，减小环路滤波器的滤波带 宽，同时对INS/DR传感器进行偏差校正； 最后，所述组合导航模块利用所述惯导的位置、速度和卡尔曼滤波得出的位置与速度 误差估计值拟合出最优位置和速度估计值。
[0008] 进一步的，所述接收机在捕获到北斗二代卫星后将北斗二代系统时间和卫星信息 发送到组合导航模块具体为：所述接收机在捕获到北斗二代卫星后将北斗二代系统时间和 卫星信息以第一数据更新率发送到组合导航模块，所述组合导航模块将滤波结果返回到所 述接收机具体为：所述组合导航模块将滤波结果以所述第一数据更新率返回到所述接收 机。
[0009] 进一步的，所述接收机和所述组合导航模块以及所述惯导和所述组合导航模块之 间采用TI公司DSP芯片自带的EMIF接口总线方式进行数据交互。
[0010] 进一步的，所述接收机利用上一时刻伪距和伪距率信息推算当前时刻的环路DDS 值辅助载波环路跟踪之前还包括：先利用伪距和伪距率预测值采用递推的方法值估计出卫 星信号的载波多普勒频率DDS值。
[0011] 进一步的，所述卫星信号的载波多普勒频率DDS值的计算方式为：

【权利要求】
1. 基于北斗二代卫星导航系统的接收机深组合实现方法，其特征在于，所述方法包 括： 接收机在捕获到北斗二代卫星后将北斗二代系统时间和卫星信息发送到组合导航模 块，同时，惯导将所述北斗二代的位置和速度发送到所述组合导航模块； 所述组合导航模块根据所述接收机和所述惯导发送的信息进行伪距和多普勒预测； 所述组合导航模块对预测的伪距、伪距率、加速度和加加速度进行卡尔曼滤波，得出伪 距和多普勒频移估计值； 所述组合导航模块将滤波结果返回到所述接收机，所述接收机利用上一时刻伪距和伪 距率信息推算当前时刻的环路DDS值辅助载波环路跟踪，减小环路滤波器的滤波带宽，同 时对INS/DR传感器进行偏差校正； 所述组合导航模块利用所述惯导的位置、速度和卡尔曼滤波得出的位置与速度误差估 计值拟合出最优位置和速度估计值。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收机在捕获到北斗二代卫星后将 北斗二代系统时间和卫星信息发送到组合导航模块具体为：所述接收机在捕获到北斗二代 卫星后将北斗二代系统时间和卫星信息以第一数据更新率发送到组合导航模块，所述组合 导航模块将滤波结果返回到所述接收机具体为：所述组合导航模块将滤波结果以所述第一 数据更新率返回到所述接收机。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收机和所述组合导航模块以及所 述惯导和所述组合导航模块之间采用TI公司DSP芯片自带的EMIF接口总线方式进行数据 交互。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收机利用上一时刻伪距和伪距率 信息推算当前时刻的环路DDS值辅助载波环路跟踪之前还包括：先利用伪距和伪距率预测 值采用递推的方法值估计出卫星信号的载波多普勒频率DDS值。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述卫星信号的载波多普勒频率DDS值的 计算方式为：
其中，V为伪距率,a为加速度,j为加加速度,t为时间,w为伪距到多普勒的转换系数。
【文档编号】G01S19/47GK104155669SQ201410378915
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】范刚, 辜永忠 申请人:成都天奥信息科技有限公司