一種北斗授時方法及衛(wèi)星導航接收的制造方法
【專利摘要】一種北斗授時方法及衛(wèi)星導航接收機；所述方法包括：產(chǎn)生采樣脈沖；利用采樣脈沖采集所接收的衛(wèi)星信號中的觀測信息；所述觀測信息包括衛(wèi)星信號發(fā)射時刻、多普勒頻移、載波相位；利用所述衛(wèi)星信號發(fā)射時刻和載波相位組成的偽距，構(gòu)成接收機位置解算方程組；在所述接收機位置解算方程組中添加一個高程方程，解算得到接收機的鐘差；利用所述觀測信息中的多普勒頻移構(gòu)成接收機速度解算方程組，在所述接收機速度解算方程組中添加一個高程方程，解算得到接收機的鐘漂；根據(jù)所述鐘差和鐘漂調(diào)節(jié)所述采樣脈沖的相位和頻率，使采樣脈沖與標準時間同步。本發(fā)明能夠提高衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的授時精度，拓寬授時范圍。
【專利說明】一種北斗授時方法及衛(wèi)星導航接收機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星導航領(lǐng)域，尤其涉及一種北斗授時方法及衛(wèi)星導航接收機。

【背景技術(shù)】
[0002] 高精度時間基準已經(jīng)成為通信、電力、廣播電視、安防監(jiān)控、工業(yè)控制等領(lǐng)域的基 礎(chǔ)保障平臺之一。衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)可提供高精度、全天候的定位和授時服務(wù)。授時性能 優(yōu)異；高精度、低成本、安全可靠、覆蓋范圍廣。精確授時不僅在相對論研究、地球動力學研 究等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域有重要的作用，而且在航空航天、深空通訊、信息高速公路、導航通信、電 力傳輸?shù)葒篮蛧窠?jīng)濟建設(shè)中也有廣泛的應(yīng)用。衛(wèi)星導航接收機采用授時算法能夠使得 接收機的時間與標準時間同步。
[0003] 但是目前有些區(qū)域接收衛(wèi)星信號的情況并不好，會導致定位系統(tǒng)的D0P(Dilution of Precision，精度因子）值比較差，而影響授時精度。甚至當只接收3顆衛(wèi)星時，可能會導 致不能進行定位而不能完成授時。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提高衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的授時精度，拓寬授時范 圍。
[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種北斗授時方法，包括：
[0006] 產(chǎn)生采樣脈沖；
[0007] 利用采樣脈沖采集所接收的衛(wèi)星信號中的觀測信息；所述觀測信息包括衛(wèi)星信號 發(fā)射時刻、多普勒頻移、載波相位；
[0008] 利用所述衛(wèi)星信號發(fā)射時刻和載波相位組成的偽距，構(gòu)成接收機位置解算方程 組；在所述接收機位置解算方程組中添加一個高程方程，解算得到接收機的鐘差；
[0009] 利用所述觀測信息中的多普勒頻移構(gòu)成接收機速度解算方程組，在所述接收機速 度解算方程組中添加一個高程方程，解算得到接收機的鐘漂；
[0010] 根據(jù)所述鐘差和鐘漂調(diào)節(jié)所述采樣脈沖的相位和頻率，使采樣脈沖與標準時間同 止 /J/ 〇
[0011] 可選地，所述利用衛(wèi)星信號發(fā)射時刻和載波相位組成的偽距，構(gòu)成接收機位置解 算方程組的步驟包括：
[0012] 利用衛(wèi)星信號接收時刻減去衛(wèi)星信號發(fā)射時刻，得到原始偽距；
[0013] 通過下式計算平滑后的偽距：
[0014] Ps;i = α X Pou+α-α) X (Ps，h+A P w)
[0015] 其中，P 是平滑后的偽距；α為平滑系數(shù)；P 是原始偽距；P 是前一次平 滑后的偽距；Λ p (^是偽距變化量；
[0016] 所述偽距變化量為：

【權(quán)利要求】
1. 一種北斗授時方法，包括： 產(chǎn)生采樣脈沖； 利用采樣脈沖采集所接收的衛(wèi)星信號中的觀測信息；所述觀測信息包括衛(wèi)星信號發(fā)射 時刻、多普勒頻移、載波相位； 利用所述衛(wèi)星信號發(fā)射時刻和載波相位組成的偽距，構(gòu)成接收機位置解算方程組；在 所述接收機位置解算方程組中添加一個高程方程，解算得到接收機的鐘差； 利用所述觀測信息中的多普勒頻移構(gòu)成接收機速度解算方程組，在所述接收機速度解 算方程組中添加一個高程方程，解算得到接收機的鐘漂； 根據(jù)所述鐘差和鐘漂調(diào)節(jié)所述采樣脈沖的相位和頻率，使采樣脈沖與標準時間同步。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用衛(wèi)星信號發(fā)射時刻和載波相位組 成的偽距，構(gòu)成接收機位置解算方程組的步驟包括： 利用衛(wèi)星信號接收時刻減去衛(wèi)星信號發(fā)射時刻，得到原始偽距； 通過下式計算平滑后的偽距：
λ是所接收的衛(wèi)星信號的波長；Φ i是本次采樣得到的載波相位值；Φ η是前一次采 樣得到的載波相位值；fIF是所接收的衛(wèi)星信號的載波中頻頻率；i為接收機鐘漂；X是采 樣時刻鎖存的載波相位計數(shù)值；f〇是所接收的衛(wèi)星信號的載波射頻頻率； 利用平滑后的偽距，構(gòu)成解算接收機位置的線性方程組如下：

P i為第i顆衛(wèi)星的平滑后的偽距，i的取值從1到n，n為接收機所能連接的衛(wèi)星的顆 數(shù)；(xu, yu, zu)為接收機的位置坐標；(Xi, yi, zj為第i顆衛(wèi)星的位置坐標；tu為接收機鐘 差A為接收機到第i顆衛(wèi)星的距離；c表示光速；帶'標示的表示該變量為系統(tǒng)估計值。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，利用觀測信息中的多普勒頻移所構(gòu)成的接 收機速度的解算方程組為如下的線性方程組：
fd是經(jīng)過衛(wèi)星鐘漂修正的多普勒頻移觀測值；fTj是經(jīng)過衛(wèi)星鐘漂修正的衛(wèi)星發(fā)射信 號的射頻頻率；（丸,九)為接收機的速度；(vxj，vyj，vzj)為衛(wèi)星速度乂為接收機的鐘漂。 4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，解算得到接收機的鐘差的步驟包括： 采用最小二乘法通過下式得到接收機的鐘差：
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述接收機位置解算方程組中所添加的 高程方程為：

CGS2000_A = 6378137. e2 = CGS2000_F*(2-CGS2000_F) CGS2000_F = (1./298. 257222101) lat為接收機的緯度，在每次迭代過程中由接收機近似位置經(jīng)過轉(zhuǎn)換獲得； alt為接收機的高度； 增加的Η中的一行為[ax ay az 0]; 在所述接收機速度解算方程組中所添加的高程方程為： dj = 0 增加的Η中的一行為[ax ay az 0]。
6. -種衛(wèi)星導航接收機，其特征在于，包括： 脈沖生成模塊，用于產(chǎn)生米樣脈沖； 采集單元，用于利用所述采樣脈沖采集所接收的衛(wèi)星信號中的觀測信息；所述觀測信 息包括衛(wèi)星信號發(fā)射時刻、多普勒頻移、載波相位； 鐘差解算單元，用于利用所述衛(wèi)星信號發(fā)射時刻和載波相位組成的偽距，構(gòu)成接收機 位置解算方程組；在所述接收機位置解算方程組中添加一個高程方程，解算得到接收機的 鐘差； 鐘漂解算單元，用于利用所述觀測信息中的多普勒頻移構(gòu)成接收機速度解算方程組， 在所述接收機速度解算方程組中添加一個高程方程，解算得到接收機的鐘漂； 調(diào)整單元，用于根據(jù)所述鐘差和鐘漂調(diào)節(jié)所述采樣脈沖的相位和頻率，使采樣脈沖與 標準時間同步。
7. 如權(quán)利要求6所述的衛(wèi)星導航接收機，其特征在于，所述鐘差解算單元利用衛(wèi)星信 號發(fā)射時刻和載波相位組成的偽距，構(gòu)成接收機位置解算方程組是指： 所述鐘差解算單元利用衛(wèi)星信號接收時刻減去衛(wèi)星信號發(fā)射時刻，得到原始偽距；通 過下式計算平滑后的偽距： ps；i = α X ρ〇Α,?+(ι-α) x (ps,i-i+A p φ,ι) 其中，P Sii是平滑后的偽距；a為平滑系數(shù)；p ^是原始偽距；p 是前一次平滑后 的偽距；Δ p w是偽距變化量； 所述偽距變化量為： λ是所接收的衛(wèi)星信號的波長；Φ i是本次采樣得到的載波相位值；φ Η是前一次采 樣得到的載波相位值；fIF是所接收的衛(wèi)星信號的載波中頻頻率；（為接收機鐘漂；X是采樣 時刻鎖存的載波相位計數(shù)值；f〇是所接收的衛(wèi)星信號的載波射頻頻率；
利用平滑后的偽距，構(gòu)成解算接收機位置的線性方程組如下：
P i為第i顆衛(wèi)星的平滑后的偽距，i的取值從1到n，n為接收機所能連接的衛(wèi)星的顆 數(shù)；(xu, yu, zu)為接收機的位置坐標；(Xi, yi, zj為第i顆衛(wèi)星的位置坐標；tu為接收機鐘 差A為接收機到第i顆衛(wèi)星的距離；c表示光速；帶'標示的表示該變量為系統(tǒng)估計值。
8.如權(quán)利要求7所述的衛(wèi)星導航接收機，其特征在于，所述鐘漂解算單元利用觀測信 息中的多普勒頻移所構(gòu)成的接收機速度的解算方程組為如下的線性方程組：
fd是經(jīng)過衛(wèi)星鐘漂修正的多普勒頻移觀測值；fTj是經(jīng)過衛(wèi)星鐘漂修正的衛(wèi)星發(fā)射信 號的射頻頻率；（Λ,Λ,之）為接收機的速度；(vxj，vyj，vzj)為衛(wèi)星速度乂為接收機的鐘漂。
9.如權(quán)利要求8所述的衛(wèi)星導航接收機，其特征在于，所述鐘差解算單元解算得到接 收機的鐘差是指： 所述鐘差解算單元采用最小二乘法通過下式得到接收機的鐘差：
10.如權(quán)利要求4所述的衛(wèi)星導航接收機，其特征在于，所述鐘差解算單元在所述接收 機位置解算方程組中所添加的高程方程為： Δ p = ax Δ xu+ay Δ yu+az Δ zu 其中，
CGS2000_A = 6378137. e2 = CGS2000_F*(2-CGS2000_F) CGS2000_F = (1./298. 257222101) lat為接收機的緯度，在每次迭代過程中由接收機近似位置經(jīng)過轉(zhuǎn)換獲得； alt為接收機的高度； 增加的Η中的一行為[ax ay az 0]; 所述鐘漂解算單元在所述接收機速度解算方程組中所添加的高程方程為= 0
【文檔編號】G04R20/02GK104049528SQ201410307499
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:北京北斗星通導航技術(shù)股份有限公司