一種北斗測(cè)姿接收機(jī)的快速整周模糊度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種北斗測(cè)姿接收機(jī)的快速整周模糊度 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著衛(wèi)星導(dǎo)航及相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，其經(jīng)濟(jì)效益越 來(lái)越明顯，軍事和民用上的作用也更為突出。導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)是以空間衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電 導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，能為全球任意地點(diǎn)、任意多個(gè)用戶（包括空中、陸上、海上以及外層空間 的用戶）全天候、實(shí)時(shí)、連續(xù)地提供精確的三維位置、三維速度和時(shí)間信息。目前，衛(wèi)星定位 系統(tǒng)主要包括美國(guó)的GPS(GlobalPositioningSystem)，俄羅斯的GLONASS衛(wèi)星定位系統(tǒng)， 歐洲的伽利略（GALILEO)和我國(guó)的北斗（COMPASS)導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。
[0003] 隨著北斗系統(tǒng)三步走的發(fā)展策略，目前北斗已經(jīng)發(fā)布了I⑶，并且自2012年末開(kāi) 始提供了區(qū)域性的導(dǎo)航服務(wù)。北斗（COMPASS)導(dǎo)航系統(tǒng)有B1、B2、B3三個(gè)頻段，免費(fèi)為用戶 提供可用性、可持續(xù)性和健全的導(dǎo)航服務(wù)，尤其在定位精度方面，可以達(dá)到厘米級(jí)。這些性 能應(yīng)用廣泛，可以為科學(xué)家檢測(cè)地殼的微小移動(dòng)；測(cè)繪人員確定邊界；為道路、橋梁建造測(cè) 定距離等。
[0004]利用北斗（COMPASS)精確定位的同時(shí)，也能通過(guò)載波相位測(cè)量載體姿態(tài)。測(cè)量載 體姿態(tài)的功能不僅可用在軍事上，如進(jìn)行武器（例如野戰(zhàn)炮，陸用戰(zhàn)車，戰(zhàn)略導(dǎo)彈）的瞄 準(zhǔn)、炮兵陣地聯(lián)測(cè)中的賦予基準(zhǔn)射向、艦船載武器的初始對(duì)準(zhǔn)等，也可以用在民用上，如飛 機(jī)的航向和俯仰的，汽車的行駛方向等。
[0005]利用北斗（COMPASS)進(jìn)行載體姿態(tài)測(cè)量是利用測(cè)得的載波相位信息，通過(guò)干涉測(cè) 量技術(shù)實(shí)現(xiàn)，因此存在相位模糊問(wèn)題，如何正確而又快速地解算相位模糊是北斗姿態(tài)測(cè)量 的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。因而利用載波相位進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的核心是運(yùn)動(dòng)中解算整周模糊度。
[0006]在動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)條件下，需要快速可靠地在線模糊度求解。基于整周模糊度求解，己 經(jīng)提出了許多與此有關(guān)的算法，例如在觀測(cè)域里搜索的模糊求解、在位置域里搜索的模糊 度求解等，但是這些模糊度方法在求解速度上無(wú)法滿足要求。具體的說(shuō)，上述模糊度求解過(guò) 程需要復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，對(duì)運(yùn)算量的要求高，基本無(wú)法達(dá)到實(shí)時(shí)解算，實(shí)時(shí)使用的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種北斗測(cè)姿接收機(jī)的快速整周模糊 度方法。
[0008]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種北斗測(cè)姿接收機(jī)的快速整周模糊度方法，包括下述步 驟：
[0009] 步驟一：觀測(cè)數(shù)據(jù)的讀取
[0010] 需要讀取的數(shù)據(jù)包括：衛(wèi)星的三維坐標(biāo)位置、衛(wèi)星的偽距、載波相位、載波相位測(cè) 量噪聲值，
[0011] 所述的衛(wèi)星的三維坐標(biāo)位置、衛(wèi)星的偽距、載波相位、載波相位測(cè)量噪聲值均由衛(wèi) 星導(dǎo)航解算給出，
[0012] 步驟二：基準(zhǔn)星選取
[0013] 任意時(shí)刻，在天空中選取一顆衛(wèi)星作為基準(zhǔn)星，所述的基準(zhǔn)星是步驟一中的衛(wèi)星 之一，
[0014] 步驟三：求差
[0015]用其余衛(wèi)星的載波相位與基準(zhǔn)星的載波相位求差，求得的載波相位差用表示， 其中i表示衛(wèi)星序號(hào)，
[0016] 用其余衛(wèi)星的位置與基準(zhǔn)星的位置求差，求得的位置差用h表示，該參數(shù)表征了 兩顆衛(wèi)星到觀測(cè)點(diǎn)之間的距離差，
[0017] 用其余衛(wèi)星的偽距與基準(zhǔn)星的偽距求差，求得的偽距差用Si表示，其中i表示衛(wèi) 星序號(hào)，
[0018] 步驟四：求模糊度備選集合
[0019] 用下述公式計(jì)算模糊度初始值隊(duì)
[0020]
[0021] 其中，Si是步驟三球的偽距差，λ是載波波長(zhǎng)，
[0022] 本步驟得到集合N= {NJ，其中i是衛(wèi)星序號(hào)，
[0023] 步驟五：模糊度確定
[0024] 用下述公式計(jì)算
[0025]
[0026] 其中，匕是步驟三求得的位置差，λ是載波波長(zhǎng)，隊(duì)是步驟四求得的模糊度初始 值，&是步驟一中輸入的載波相位測(cè)量噪聲值，
[0027]計(jì)算所有衛(wèi)星的σi之后，取σi最小值對(duì)應(yīng)的模糊度初始值隊(duì)作為本方法的輸 出值。
[0028] 如上所述的一種北斗測(cè)姿接收機(jī)的快速整周模糊度方法，其中，步驟一至少讀取5 顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。
[0029] 如上所述的一種北斗測(cè)姿接收機(jī)的快速整周模糊度方法，其中，步驟二中的基準(zhǔn) 星是相對(duì)地面觀測(cè)點(diǎn)仰角最高的衛(wèi)星。
[0030] 本發(fā)明的效果是：本發(fā)明提供一種基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的測(cè)姿接收機(jī)中使用的快速 求解整周模糊度的方法。該方法不僅提高了計(jì)算效率和縮短了整周模糊度的時(shí)間，而且提 高了整周模糊度的成功率。
【具體實(shí)施方式】
[0031] -種北斗測(cè)姿接收機(jī)的快速整周模糊度方法，包括下述步驟：
[0032] 步驟一：觀測(cè)數(shù)據(jù)的讀取
[0033]需要讀取的數(shù)據(jù)包括：衛(wèi)星的三維坐標(biāo)位置、衛(wèi)星的偽距、載波相位、載波相位測(cè) 量噪聲值。
[0034] 上述數(shù)據(jù)均是通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航解算得到的。
[0035] 所述的載波相位測(cè)量噪聲值用&表示，i表示衛(wèi)星序號(hào)，該載波相位測(cè)量噪聲值對(duì) 于不同衛(wèi)星的數(shù)值不同，由衛(wèi)星自身的導(dǎo)航解算給出。
[0036] 本步驟至少讀取5顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。
[0037] 步驟二：基準(zhǔn)星選取
[0038] 任意時(shí)刻，在天空中選取一顆衛(wèi)星作為基準(zhǔn)星，該基準(zhǔn)星相對(duì)地面觀測(cè)點(diǎn)仰角最 高。所述的基準(zhǔn)星是步驟一中的衛(wèi)星之一。
[0039] 對(duì)于任意地面觀測(cè)點(diǎn)，仰角最高的衛(wèi)星是可以唯一確定的。
[0040] 步驟三：求差
[0041]用其余衛(wèi)星的載波相位與基準(zhǔn)星的載波相位求差，求得的載波相位差用表示， 其中i表示衛(wèi)星序號(hào)。
[0042] 用其余衛(wèi)星的位置與基準(zhǔn)星的位置求差，求得的位置差用匕表示，該參數(shù)表征了 兩顆衛(wèi)星到觀測(cè)點(diǎn)之間的距離差。
[0043] 用其余衛(wèi)星的偽距與基準(zhǔn)星的偽距求差，求得的偽距差用Si表示，其中i表示衛(wèi) 星序號(hào)。
[0044] 步驟四：求模糊度備選集合
[0045] 用下沭公式計(jì)笪樽糊度初始值隊(duì)
[0046]
[0047] 其中，Si是步驟三球的偽距差，λ是載波波長(zhǎng)。
[0048] 本步驟得到集合N= {NJ，其中i是衛(wèi)星序號(hào)。
[0049] 步驟五：模糊度確定
[0050] 用下述公式計(jì)算
[0051]
[0052] 其中，匕是步驟三求得的位置差，λ是載波波長(zhǎng)，隊(duì)是步驟四求得的模糊度初始 值，&是步驟一中輸入的載波相位測(cè)量噪聲值。
[0053]計(jì)算所有衛(wèi)星的σi之后，取σi最小值對(duì)應(yīng)的模糊度初始值隊(duì)作為本方法的輸 出值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種北斗測(cè)姿接收機(jī)的快速整周模糊度方法，其特征在于，包括下述步驟： 步驟一：觀測(cè)數(shù)據(jù)的讀取 需要讀取的數(shù)據(jù)包括；衛(wèi)星的H維坐標(biāo)位置、衛(wèi)星的偽距、載波相位、載波相位測(cè)量噪 聲值， 所述的衛(wèi)星的H維坐標(biāo)位置、衛(wèi)星的偽距、載波相位、載波相位測(cè)量噪聲值均由衛(wèi)星導(dǎo) 航解算給出， 步驟二：基準(zhǔn)星選取 任意時(shí)刻，在天空中選取一顆衛(wèi)星作為基準(zhǔn)星，所述的基準(zhǔn)星是步驟一中的衛(wèi)星之一， 步驟二：求差 用其余衛(wèi)星的載波相位與基準(zhǔn)星的載波相位求差，求得的載波相位差用巧表示，其中i表示衛(wèi)星序號(hào)， 用其余衛(wèi)星的位置與基準(zhǔn)星的位置求差，求得的位置差用表示，該參數(shù)表征了兩顆 衛(wèi)星到觀測(cè)點(diǎn)之間的距離差， 用其余衛(wèi)星的偽距與基準(zhǔn)星的偽距求差，求得的偽距差用Si表示，其中i表示衛(wèi)星序 號(hào)， 步驟四：求模糊度備選集合 用下述公式計(jì)算模糊度初始值Ni其中，Si是步驟H球的偽距差，A是載波波長(zhǎng)， 本步驟得到集合N=化}，其中i是衛(wèi)星序號(hào)， 步驟五：模糊度確定 用下述公式計(jì)算其中，是步驟H求得的位置差，A是載波波長(zhǎng)，Ni是步驟四求得的模糊度初始值，ni是步驟一中輸入的載波相位測(cè)量噪聲值， 計(jì)算所有衛(wèi)星的O1之后，取O1最小值對(duì)應(yīng)的模糊度初始值Ni作為本方法的輸出值。2. 如權(quán)利要求1所述的一種北斗測(cè)姿接收機(jī)的快速整周模糊度方法，其特征在于：步 驟一至少讀取5顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。3. 如權(quán)利要求1所述的一種北斗測(cè)姿接收機(jī)的快速整周模糊度方法，其特征在于：步 驟二中的基準(zhǔn)星是相對(duì)地面觀測(cè)點(diǎn)仰角最高的衛(wèi)星。。
【專利摘要】本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種北斗測(cè)姿接收機(jī)的快速整周模糊度方法。它包括：步驟一：觀測(cè)數(shù)據(jù)的讀??；包括衛(wèi)星的三維坐標(biāo)位置、衛(wèi)星的偽距、載波相位、載波相位測(cè)量噪聲值，步驟二：基準(zhǔn)星選取，步驟三：求差，用其余衛(wèi)星的載波相位與基準(zhǔn)星的載波相位求差，步驟四：求模糊度備選集合，步驟五：模糊度確定，計(jì)算，并取最小值對(duì)應(yīng)的模糊度初始值，作為本方法的輸出值。本發(fā)明的效果是：本發(fā)明提供一種基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的測(cè)姿接收機(jī)中使用的快速求解整周模糊度的方法。該方法不僅提高了計(jì)算效率和縮短了整周模糊度的時(shí)間，而且提高了整周模糊度的成功率。
【IPC分類】G01S19/55
【公開(kāi)號(hào)】CN105372692
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410395770
【發(fā)明人】侯茂力, 李志民, 吳艷艷
【申請(qǐng)人】北京和協(xié)導(dǎo)航科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2014年8月13日