專利名稱：一種同頻多系統(tǒng)導航信號接收處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種GPS、GLONASS、CompaSS和feilileo四個衛(wèi)星系統(tǒng)的導航信號進行接收處理的方法，屬于衛(wèi)星導航信號接收領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
同頻多系統(tǒng)衛(wèi)星導航信號聯(lián)合接收處理，主要是接收來自相同頻帶不同導航系統(tǒng)的衛(wèi)星導航信號。依據(jù)目前導航信號的調(diào)制方式和導航衛(wèi)星發(fā)射狀況，按照參與解算導航系統(tǒng)數(shù)量的不同分為四系統(tǒng)、三系統(tǒng)、雙系統(tǒng)接收處理，通過對接收到的衛(wèi)星信號選擇、統(tǒng)一其時空坐標來進行聯(lián)合定位解算。對于GPS/GLONASS、GPS/Compass、GPS/feilileo雙系統(tǒng)聯(lián)合接收，國內(nèi)外公開發(fā)表的文獻以及上市的產(chǎn)品較多，但大多數(shù)未進行系統(tǒng)及衛(wèi)星的選擇；對于GPS/GLONASS/feilileo、GPS/GLONASS/Compass三系統(tǒng)聯(lián)合接收，國內(nèi)外公開發(fā)表的文獻較多，但大多數(shù)未進行系統(tǒng)及衛(wèi)星的選擇；對于GPS/GLONASS/Compass/feilileo四系統(tǒng)聯(lián)合接收，國內(nèi)的研究屬于起步階段，國外未見公開文獻發(fā)表。對于同頻多系統(tǒng)導航信號聯(lián)合接收處理，關(guān)鍵就是從眾多衛(wèi)星中選擇參與解算的衛(wèi)星?，F(xiàn)有接收解算過程，并未進行基于系統(tǒng)和衛(wèi)星的優(yōu)選，全部的無故障衛(wèi)星為據(jù)觀測量均參與解算。根據(jù)各個導航系統(tǒng)衛(wèi)星設計情況，而當四系統(tǒng)布設完成后，用戶最多可同時收到來自四個系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量(假設觀測仰角可為0)可以達到48顆。參與解算的衛(wèi)星數(shù)目過多時，不僅會造成運算量的成倍增長，定位解算時間增加，其中距離較遠、信號較弱、偽距誤差較大的衛(wèi)星還將對解算精度造成惡化，甚至造成解算過程不收斂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題克服將現(xiàn)有技術(shù)直接應用于多系統(tǒng)的不足，提供一種同頻多系統(tǒng)導航信號接收處理方法，采用本發(fā)明實現(xiàn)了當多個導航系統(tǒng)的衛(wèi)星可見時，通過對衛(wèi)星信號的有效選擇，采用本發(fā)明的方法在當多個導航系統(tǒng)的衛(wèi)星可見時，通過對衛(wèi)星信號的有效選擇，實現(xiàn)了處理簡單、復雜度低的聯(lián)合解算。本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案一種同頻多系統(tǒng)導航信號接收處理方法，其特征在于通過以下步驟實現(xiàn)步驟1 目標設備對GPS、GL0NASS, Compass和Galileo四個衛(wèi)星系統(tǒng)的可見衛(wèi)星在Ll頻段的衛(wèi)星信號進行接收；對接收到的衛(wèi)星信號按系統(tǒng)類別分別進行射頻處理得到中頻信號，并送入步驟2;步驟2 對中頻信號按系統(tǒng)類別分別進行中頻處理獲得衛(wèi)星電文信號，并送入步驟3 ；所述中頻處理包括AD轉(zhuǎn)換、捕獲跟蹤處理和信號同步處理；其中對(Galileo衛(wèi)星系統(tǒng)的可見衛(wèi)星進行捕獲跟蹤處理和信號同步處理的步驟為21 將可見的(Galileo衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字中頻信號進行下變頻獲得Galileo衛(wèi)星的基帶信號；22 利用本地偽碼和副載波對(Galileo衛(wèi)星的基帶信號中的LlB信號BOC (1，1)的部分進行相關(guān)捕獲，獲得捕獲后的LlB信號的偽碼和B0C(1，1)副載波；利用LlB信號的偽碼和B0C(1,1)副載波構(gòu)造本地LlC信號的偽碼和BOC(6,1)副載波；23:利用LlB信號的偽碼和B0C(1，1)副載波以及LlC信號的偽碼和BOC(6，1)副載波對Galileo衛(wèi)星的基帶信號進行相關(guān)處理獲得Galileo衛(wèi)星的電文信號，并輸出；步驟3 利用衛(wèi)星電文信號獲得與步驟1中所述可見衛(wèi)星一對一對應的偽距觀測量，并送入步驟4;步驟4 將步驟4中的偽距觀測量以GPS衛(wèi)星系統(tǒng)為基準進行時空轉(zhuǎn)換，將獲得的時空統(tǒng)一的偽距觀測量送入步驟5 ；步驟5 對步驟4送入的偽距觀測量進行選擇51 根據(jù)系統(tǒng)類別對偽距觀測量的數(shù)量進行排序，按相同系統(tǒng)類別可見衛(wèi)星數(shù)量遞減的順序?qū)?11、112、113、114進行賦值，獲得111彡n2彡n3彡n4，轉(zhuǎn)入步驟52 ；52 若nl彡3且nl+n2+n3+n4彡6，則轉(zhuǎn)入步驟53 ；否則將偽距觀測量送入步驟 54；53 若nl、n2、n3、n4符合RAIM處理標準，則對偽距觀測量進行RAIM處理，將獲得有效偽距觀測量送入步驟6 ；否則由步驟4送入的偽距觀測量送入步驟M ；54 對送入的偽距觀測量的數(shù)量進行判斷，若不滿足nl彡2且nl+n2+n3+n4彡4， 則無法進行聯(lián)合解算直接退出；若滿足，則轉(zhuǎn)入步驟陽；55 若nl = 4，則將偽距觀察量送入步驟6進行單系統(tǒng)的聯(lián)合解算；若nl = 3，且 n2 ^ 2，則將偽距觀察量送入步驟6進行雙系統(tǒng)的聯(lián)合解算；若nl = 2，且n2 > 2，n3彡2， 則將偽距觀察量送入步驟6進行三系統(tǒng)的聯(lián)合解算；步驟6 按照優(yōu)先級順序GPS系統(tǒng)> GL0NASS系統(tǒng)> COMPASS系統(tǒng)> Galileo系統(tǒng)的順序選擇偽距觀測量，利用偽距觀測量進行聯(lián)合解算，獲得目標設備的定位結(jié)果。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果(1)本方法最多可利用四種衛(wèi)星導航系統(tǒng)信號進行聯(lián)合定位解算；現(xiàn)有方法中最多采用三種系統(tǒng)，參與解算的系統(tǒng)數(shù)量的增加可提高該接收處理方法的可靠性，例如，當個別系統(tǒng)或者個別衛(wèi)星被關(guān)閉或遭遇惡意干擾時，多系統(tǒng)聯(lián)合解算將通過其余可用系統(tǒng)衛(wèi)星實現(xiàn)解算。同時，對于在可見衛(wèi)星數(shù)量較少的情況下(諸如城市峽谷等惡劣環(huán)境)，多系統(tǒng)聯(lián)合解算將大大提高導航信號接收處理方法的可用性，例如，當可見星最多的單系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)量為2時，單系統(tǒng)不能進行定位解算，但當三個系統(tǒng)各有2顆可見衛(wèi)星時，利用三個系統(tǒng)聯(lián)合便能夠?qū)崿F(xiàn)解算；(2)本方法中采用的多系統(tǒng)選星策略，根據(jù)所接收到衛(wèi)星信號的實際情況有針對性地進行選型策略調(diào)整，具有簡單易行、復雜度低的特點；現(xiàn)有方法并未進行基于系統(tǒng)和衛(wèi)星的優(yōu)選，而直接利用全部偽距觀測量進行最小二乘解算，當可見衛(wèi)星數(shù)量較大時，會造成參與解算的衛(wèi)星數(shù)量多，實現(xiàn)復雜度高、解算時延長。采用本方法中的多系統(tǒng)選星策略，對可見衛(wèi)星進行優(yōu)選，可減小解算過程的復雜性和解算時延；(3)采用多系統(tǒng)的同一頻段導航信號進行聯(lián)合接收處理，極大地降低了射頻實現(xiàn)的復雜度，利用同頻段的寬帶天線可以實現(xiàn)四個系統(tǒng)信號的統(tǒng)一接收，在不增加天線設置的情況下便可以實現(xiàn)多系統(tǒng)信號的接收處理，可減小設備的體積。


圖1為本發(fā)明流程圖；圖2為本發(fā)明射頻信號流程圖；圖3為本發(fā)明對CBOC信號中頻處理流程圖；圖4為本發(fā)明偽距觀測量的選擇流程圖；圖5為RAIM不可用時的偽距觀測量選擇流程圖。
具體實施例方式下面就結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步介紹。GPS、GLONASS, Compass和Galileo四個系統(tǒng)在Ll頻段的公開信號采用QPSK及 CBOC調(diào)制方式，包括載波、副載波、測距碼和數(shù)據(jù)碼四種信息分量，四個系統(tǒng)衛(wèi)星信號的聯(lián)合表達式如下
權(quán)利要求
1.一種同頻多系統(tǒng)導航信號接收處理方法，其特征在于通過以下步驟實現(xiàn)步驟1 目標設備對GPS、GL0NASS、Compass和felliIeo四個衛(wèi)星系統(tǒng)的可見衛(wèi)星在Ll 頻段的衛(wèi)星信號進行接收；對接收到的衛(wèi)星信號按系統(tǒng)類別分別進行射頻處理得到中頻信號，并送入步驟2;步驟2 對中頻信號按系統(tǒng)類別分別進行中頻處理獲得衛(wèi)星電文信號，并送入步驟3 ； 所述中頻處理包括AD轉(zhuǎn)換、捕獲跟蹤處理和信號同步處理；步驟3 利用衛(wèi)星電文信號獲得與步驟1中所述可見衛(wèi)星一對一對應的偽距觀測量，并送入步驟4 ；步驟4 將步驟4中的偽距觀測量以GPS衛(wèi)星系統(tǒng)為基準進行時空轉(zhuǎn)換，將獲得的時空統(tǒng)一的偽距觀測量送入步驟5 ；步驟5 對步驟4送入的偽距觀測量進行選擇51根據(jù)系統(tǒng)類別對偽距觀測量的數(shù)量進行排序，按相同系統(tǒng)類別可見衛(wèi)星數(shù)量遞減的順序?qū)Ζ?、π2、π3、π4進行賦值，獲得nl彡η2彡η3彡η4，轉(zhuǎn)入步驟52 ；52若nl彡3且nl+n2+n3+n4彡6，則轉(zhuǎn)入步驟53 ；否則將偽距觀測量送入步驟M ；53若nl、n2、n3、n4符合RAIM處理標準，則對偽距觀測量進行RAIM處理，將獲得有效偽距觀測量送入步驟6 ；否則由步驟4送入的偽距觀測量送入步驟M ；54對送入的偽距觀測量的數(shù)量進行判斷，若不滿足nl ^ 2且nl+n2+n3+n4 ^ 4，則無法進行聯(lián)合解算直接退出；若滿足，則轉(zhuǎn)入步驟陽；55若nl = 4，則將偽距觀察量送入步驟6進行單系統(tǒng)的聯(lián)合解算；若nl = 3，且 n2 ^ 2，則將偽距觀察量送入步驟6進行雙系統(tǒng)的聯(lián)合解算；若nl = 2，且n2 > 2，n3彡2， 則將偽距觀察量送入步驟6進行三系統(tǒng)的聯(lián)合解算；步驟6 利用偽距觀測量進行聯(lián)合解算，獲得目標設備的定位結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同頻多系統(tǒng)導航信號接收處理方法，其特征在于，所述步驟2中對(ialileo衛(wèi)星系統(tǒng)的可見衛(wèi)星進行捕獲跟蹤處理和信號同步處理的步驟為21將可見的felileo衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字中頻信號進行下變頻獲得(ialileo衛(wèi)星的基帶信號；22利用本地偽碼和副載波對(Galileo衛(wèi)星的基帶信號中的LlB信號B0C(1，1)的部分進行相關(guān)捕獲，獲得捕獲后的LlB信號的偽碼和B0C(1，1)副載波；利用LlB信號的偽碼和 BOC(Ll)副載波構(gòu)造本地LlC信號的偽碼和BOC(6,1)副載波；23:利用LlB信號的偽碼和B0C(1，1)副載波以及LlC信號的偽碼和B0C(6，1)副載波對Galileo衛(wèi)星的基帶信號進行相關(guān)處理獲得Galileo衛(wèi)星的電文信號，并輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同頻多系統(tǒng)導航信號接收處理方法，其特征在于，所述步驟6中按照優(yōu)先級順序GPS系統(tǒng)> GL0NASS系統(tǒng)> COMPASS系統(tǒng)> Galileo系統(tǒng)的順序選擇偽距觀測量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種同頻多系統(tǒng)導航信號接收處理方法。采用本發(fā)明首先對GPS、GLONASS、Compass和Galileo四個衛(wèi)星系統(tǒng)可見衛(wèi)星的衛(wèi)星信號進行接收，對衛(wèi)星信號分別按系統(tǒng)類別進行射頻處理、中頻處理后，利用基帶信號獲得與可見衛(wèi)星一一對應的偽距觀測量，并對偽距觀測量進行兩次選擇，按照選擇結(jié)果，根據(jù)衛(wèi)星系統(tǒng)的優(yōu)先級進行聯(lián)合解算。采用本發(fā)明的方法在當多個導航系統(tǒng)的衛(wèi)星可見時，通過對衛(wèi)星信號的有效選擇，實現(xiàn)了處理簡單、復雜度低的聯(lián)合解算。
文檔編號G01S19/33GK102176037SQ201010621228
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者張東, 張春水, 張爽娜, 王玲, 胡博 申請人:航天恒星科技有限公司