本發(fā)明屬于導(dǎo)航測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種導(dǎo)航模擬器測試的歷元對齊方法和偽距測量方法。

背景技術(shù)：

在衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS，Global Positioning System)和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS，Global Navigation Satellite System)的星座和信號的設(shè)計與驗證過程和相關(guān)監(jiān)測接收機及用戶設(shè)備的測試中，導(dǎo)航模擬器都擔任著不可或缺的角色，因此導(dǎo)航模擬器本身的性能如何也至關(guān)重要，因此需要對導(dǎo)航模擬器進行相關(guān)的性能測試。在導(dǎo)航模擬器的測試中，無論使用何種測試方法，如使用高性能的軟件GNSS接收機與模擬器形成閉合回路來完成模擬器性能測試的閉環(huán)測試法，測試的前提條件是歷元的對齊，因此，在導(dǎo)航模擬器的測試中，歷元的對齊顯得尤為重要。

現(xiàn)有技術(shù)中，常用的對齊方式包括1PPS信號對齊和多星狀態(tài)下PVT解算對齊的方式。1PPS信號對齊方式是指模擬器輸出一個1PPS信號，接收機通過這個外部輸入的1PPS信號實現(xiàn)同步。但是，1PPS是模擬器設(shè)備提供的信號，實際中1PPS信號的上升/下降沿的波動可能會長達幾納秒甚至幾十納秒，歷元對齊的精度低，從而影響測試的結(jié)果。同時，1PPS信號對齊的方式還需要占用一個單獨的通道，增加了導(dǎo)航測試的難度和復(fù)雜度。多星狀態(tài)下PVT解算對齊的方式是指多星狀態(tài)下在進行PVT解算后，通過內(nèi)插來實現(xiàn)歷元對齊。但是，多星狀態(tài)下，為避免多星間的互相干擾降低導(dǎo)航信號質(zhì)量，需要采用單星的測試環(huán)境，而此時無法進行PVT解算，所以給模擬器和接收機的時間對齊帶來了困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例的目的是提供一種導(dǎo)航模擬器測試中的歷元對齊方法和偽距測量方法，通過單星授時，實現(xiàn)在單星環(huán)境下模擬器和接收機的歷元對齊，提高偽距精度。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種導(dǎo)航模擬器測試中的歷元對齊方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1，由接收機碼環(huán)得出粗略信號發(fā)射時間t_t0；

步驟2，計算衛(wèi)星鐘差δt_clk；

步驟3，將所述初始信號發(fā)射時間t_t0修正為第一修正信號發(fā)射時間t_t1＝t_t0-δt_clk；

步驟4，將所述第一修正信號發(fā)射時間t_t1進行相對論修正，修正為第二修正信號發(fā)射時間t_t＝t_t1-Δt_rel(t_t1)；其中，Δt_rel(t_t1)為相對論修正項；

步驟5，設(shè)定信號傳播時間的初始估計值Δt₀；

步驟6，通過t_r0＝t_t+Δt₀對接收時間t_r0進行初始化；

步驟7，在ECEF坐標系下計算衛(wèi)星當前時刻t的位置x_si(t_t)、y_si(t_t)、z_si(t_t)；其中，i為迭代指示變量，且在步驟8至步驟11中具有相同含義；

步驟8，計算信號的理論傳播時間：

其中x(t_ri)、y(t_ri)和z(t_ri)為先驗的用戶位置；

步驟9，計算信號的實際傳播時間Δt_i+1＝τ_i+δt_iono+δt_tropo；其中，δt_iono為電離層延遲，δt_tropo為對流層延遲；

步驟10，將所述初始化的接收時間修正為t_r，i+1＝t_t+Δt_i+1；

步驟11，將i變量增加一個計數(shù)值，當i小于指定迭代次數(shù)N時，重復(fù)步驟7至步驟10；當i達到指定迭代次數(shù)N時，轉(zhuǎn)入步驟12；

步驟12，輸出修正后的接收時間t_r,N為對齊歷元。

上述方案中，所述計算衛(wèi)星鐘差δt_clk，進一步為：

通過

δt_clk＝a_f0+a_f1(t_t0-t_oc)+a_f2(t_t0-t_oc)²-T_GD

計算衛(wèi)星鐘差δt_clk，其中，

t_oc為衛(wèi)星鐘的參考時間，T_GD為單頻群延遲修正值，a_f0為星鐘偏差修正值，a_f1為衛(wèi)星鐘漂修正值，a_f2為衛(wèi)星鐘漂速率的修正值。

上述方案中，所述先驗的用戶位置由導(dǎo)航模擬器提供；

所述電離層延遲δt_iono、對流層延遲δt_tropo由導(dǎo)航模擬器提供。

上述方案中，所述指定迭代次數(shù)N為2。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種導(dǎo)航模擬器測試中的偽距測量方法，所述方法包括權(quán)利要求1中所述的步驟1至步驟11，所述方法還包括：

步驟13，通過ρ＝c(Δt-δt_clk-Δt_rel)計算信號的偽距；其中，C為光速，Δt為實際傳播時間。

上述方案中，所述計算衛(wèi)星鐘差δt_clk，進一步為：

通過

δt_clk＝a_f0+a_f1(t_t0-t_oc)+a_f2(t_t0-t_oc)²-T_GD

計算衛(wèi)星鐘差δt_clk，其中，

t_oc為衛(wèi)星鐘的參考時間，T_GD為單頻群延遲修正值，a_f0為星鐘偏差修正值，a_f1為衛(wèi)星鐘漂修正值，a_f2為衛(wèi)星鐘漂速率的修正值。

上述方案中，所述先驗的用戶位置由導(dǎo)航模擬器提供；

所述電離層延遲δt_iono、對流層延遲δt_tropo由導(dǎo)航模擬器提供。

上述方案中，所述指定迭代次數(shù)N為2。

本發(fā)明實施例的一種導(dǎo)航模擬器測試中的歷元對齊方法和偽距測量方法，所述方法包括：由接收機碼環(huán)得出粗略信號發(fā)射時間t_t0；對初始信號發(fā)射時間的兩次修正，分別為利用衛(wèi)星鐘差δt_clk修正和相對論修正；然后設(shè)定信號傳播時間的初始估計值Δt₀并通過初始估計值對接收時間t_r0進行初始化；而后在計算出衛(wèi)星當前時刻t的位置x_si(t_t)、y_si(t_t)、z_si(t_t)的基礎(chǔ)上，計算信 號的理論傳播時間，并利用電離層延遲和對流層延遲進一步計算信號的實際傳播時間，進而對所述初始化的接收時間進行修正，并經(jīng)過適當次數(shù)的循環(huán)修正后，得到修正后的接收時間t_r,N。其中，計算信號的理論傳播時間時用到先驗的用戶位置信息。所述先驗的用戶位置信息以及所述的電離層延遲和對流層延遲可以由導(dǎo)航模擬器提供，從而實現(xiàn)了導(dǎo)航模擬器測試中，在單星測試環(huán)境下的歷元對齊，同時，通過適當次數(shù)迭代計算，例如進行兩次迭代，從而求得精確的接收時間，提高了對齊精度。在此基礎(chǔ)上進行偽距計算，提高了偽距精度。本發(fā)明實施例的方案不局限于某個導(dǎo)航系統(tǒng)或信號，可適用于所有的導(dǎo)航系統(tǒng)及導(dǎo)航系統(tǒng)各種類型的信號。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明第一實施例的導(dǎo)航模擬器測試中的歷元對齊方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明第二實施例的導(dǎo)航模擬器測試中的偽距測量方法流程示意圖。

具體實施方式

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或 者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關(guān)聯(lián)的列出項的任一單元和全部組合。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

圖1為本發(fā)明第一實施例的導(dǎo)航模擬器測試中的歷元對齊方法流程示意圖。

如圖1所示，本實施例的導(dǎo)航模擬器測試中的歷元對齊方法，包括如下步驟：

步驟1，由接收機碼環(huán)得出粗略信號發(fā)射時間t_t0。

步驟2，計算衛(wèi)星鐘差δt_clk。

本步驟中計算衛(wèi)星鐘差δt_clk，進一步為：

通過δt_clk＝a_f0+a_f1(t_t0-t_oc)+a_f2(t_t0-t_oc)²-T_GD計算衛(wèi)星鐘差δt_clk，其中，t_oc為衛(wèi)星鐘的參考時間，T_GD為單頻群延遲修正值，a_f0為星鐘偏差修正值，a_f1為衛(wèi)星鐘漂修正值，a_f2為衛(wèi)星鐘漂速率的修正值。

步驟3，將所述初始信號發(fā)射時間t_t0修正為第一修正信號發(fā)射時間t_t1＝t_t0-δt_clk。

本步驟是對初始信號發(fā)射時間的第一次修正，即通過衛(wèi)星鐘差對所述信號發(fā)射時間進行修正。

步驟4，將所述第一修正信號發(fā)射時間t_t1進行相對論修正，修正為第二修正信號發(fā)射時間t_t＝t_t1-Δt_rel(t_t1)；其中，Δt_rel(t_t1)為相對論修正項。

本步驟是對初始信號發(fā)射時間的第二次修正。

步驟5，設(shè)定信號傳播時間的初始估計值Δt₀。

本步驟中，Δt₀根據(jù)經(jīng)驗值設(shè)定，如GPS信號一般設(shè)為0.075秒。

步驟6，通過t_r0＝t_t+Δt₀對接收時間t_r0進行初始化。

本步驟通過所設(shè)定的信號傳播時間的初始估計值及修正后的信號發(fā)射時間，對接收時間進行初始化。其中，t_r0中的下標中的0表示初始，r表示接收。后續(xù)進行第一次修正后，則下標標記為r1，進行第i次修正后，則下標標記為ri，相應(yīng)的，每一次修正，都是一次迭代的計算，因此，這里的i即為迭代指示變量。在步驟7至步驟11中具有相同含義。

步驟7，在ECEF坐標系下計算衛(wèi)星當前時刻t的位置x_si(t_t)、y_si(t_t)、z_si(t_t)。

本步驟中的ECEF坐標系，即為地心地固坐標系(Earth-Centered Earth-Fixed)。

步驟8，計算信號的理論傳播時間：

其中x(t_ri)、y(t_ri)和z(t_ri)為先驗的用戶位置。

本步驟即是根據(jù)先驗的用戶位置及步驟7中計算的衛(wèi)星的時刻位置，計算信號的理論傳播時間。這里先驗的用戶位置，可以由導(dǎo)航模擬器提供，也可以根據(jù)實際情況進行相應(yīng)設(shè)定。

步驟9，計算信號的實際傳播時間Δt_i+1＝τ_i+δt_iono+δt_tropo；其中，δt_iono為電離層延遲，δt_tropo為對流層延遲。

本步驟中的電離層延遲δt_iono、對流層延遲δt_tropo可以由導(dǎo)航模擬器提供。

步驟10，將所述初始化的接收時間修正為t_r，i+1＝t_t+Δt_i+1。

步驟11，將i變量增加一個計數(shù)值，當i小于指定迭代次數(shù)N時，重復(fù)步驟7至步驟10；當i達到指定迭代次數(shù)N時，轉(zhuǎn)入步驟12。

本步驟中的N為正整數(shù)，通常情況下大于等于2，一般可以為2，也可以根據(jù)實際情況進行相應(yīng)設(shè)定。

步驟12，輸出修正后的接收時間t_r,N為對齊歷元。

可以看到，通過迭代后，最終輸出的接收歷元t_r與發(fā)射歷元t_t相對應(yīng)，若模擬器也輸出t_t相對應(yīng)的接收時間，就可實現(xiàn)歷元對齊。另外，普通接收機的偽距是通過接收時間減去發(fā)射時間得到的，這里的接收時間中包含了時間解算的誤差，發(fā)射時間中包含了粗略碼相位測量噪聲，所以偽距精度較低。而上式中的偽距是通過衛(wèi)星位置和先驗的接收機位置得出的，精度較高。

由此可以看出，本實施例所提供的導(dǎo)航模擬器測試中的歷元對齊方法，實現(xiàn)了導(dǎo)航模擬器測試中，在單星測試環(huán)境下的歷元對齊，同時，通過適當次數(shù)迭代計算，例如進行兩次迭代，從而求得精確的接收時間，提高了對齊精度。另外，本發(fā)明實施例的方案不局限于某個導(dǎo)航系統(tǒng)或信號，可適用于所有的導(dǎo)航系統(tǒng)及導(dǎo)航系統(tǒng)各種類型的信號。

圖2為本發(fā)明第二實施例的導(dǎo)航模擬器測試中的偽距測量方法流程示意圖。

如圖2所示，本實施例的導(dǎo)航模擬器測試中的偽距測量方法，包括第一實施例的步驟1至步驟12，還包括：

步驟13，通過ρ＝c(Δt-δt_clk-Δt_rel)計算信號的偽距，其中，C為光速，Δt為實際傳播時間。

本實施例所提供的導(dǎo)航模擬器測試中的偽距測量方法，實現(xiàn)了導(dǎo)航模擬器測試中，在單星測試環(huán)境下的偽距高精度測量。本實施例通過適當次數(shù)迭代計算，例如進行兩次迭代，從而求得精確的接收時間，提高了歷元對齊精度及偽距測量精度。另外，本發(fā)明實施例的方案不局限于某個導(dǎo)航系統(tǒng)或信號，可適用于所有的導(dǎo)航系統(tǒng)及導(dǎo)航系統(tǒng)各種類型的信號。

通過以上的實施方式的描述可知，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品可以存儲在存儲介質(zhì)中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于裝置或系統(tǒng)實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述得比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置及系統(tǒng)實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實施。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。