北斗星基高精度差分信息接收實現(xiàn)方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種差分信息接收方法。
【背景技術】
[0002] 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS，GlobalNavigationSatelliteSystem)目前正以飛快 的速度發(fā)展，其應用領域的不斷廣泛化，對導航定位的精度也提出更高的要求。為了消除衛(wèi) 星軌道誤差，電離層折射等引起的誤差，在衛(wèi)星定位中，廣泛使用著差分GNSS技術。
[0003] 差分GNSS定位（DGNSS)是一種目前較為廣泛的實時定位技術，其實質(zhì)是在一個測 站對兩個目標的觀測量、兩個測站對一個目標的觀測量或一個測站對一個目標的兩次觀測 量之間進行求差，其目的在于消除公共項，包括公共誤差和公共參數(shù)，是改善GNSS定位或 授時性能的一種方法。
[0004] 北斗二代衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)是我國正在實施的自主發(fā)展、獨立運行的全球衛(wèi)星導 航系統(tǒng)，可提供定位、測速和授時服務。隨著北斗導航系統(tǒng)的逐步完善，北斗系統(tǒng)接收機的 設計也逐步成熟。采用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是必然趨勢，用戶對北斗定位精度的需求也愈加 多樣化，用戶對高精度的定位與授時服務的需求也愈加迫切。因此加強北斗二代衛(wèi)星導航 系統(tǒng)的建設具有很大的軍事戰(zhàn)略意義和民用經(jīng)濟效益。
[0005] 目前，我國北斗二號一期工程設計了精度達到1米級的廣域差分增強服務。但根 據(jù)目前的大系統(tǒng)指標測試，其精度性能尚未達到設計指標，無法滿足我國各行業(yè)用戶對于 北斗1米級以及分米級的導航定位服務需求。國內(nèi)一些研宄機構也研宄了北斗的差分增強 服務，如武漢大學進行的廣域精密實時定位系統(tǒng)的研宄，其生成的精密產(chǎn)品主要采用3G和 Internet等播發(fā)手段，可用于單頻偽距差分用戶，定位精度約為1. 5米。隨著北斗衛(wèi)星導 航系統(tǒng)的應用越來越廣泛，已經(jīng)并不僅僅局限于傳統(tǒng)的測繪領域，在精密農(nóng)業(yè)、海洋資源勘 探、精細農(nóng)業(yè)、林業(yè)、智能交通、國土資源調(diào)查等重要行業(yè)領域都對高精度的實時定位服務 產(chǎn)生了巨大的需求。發(fā)展趨勢也由之前的局限差分逐漸關注到大范圍的廣域差分實時精密 定位領域。而目前已有的地基增強系統(tǒng)播發(fā)手段單一，且技術體制導致系統(tǒng)容量有限，難以 服務于廣域大規(guī)模用戶。我國的衛(wèi)星導航地基增強系統(tǒng)還處于研宄階段，國內(nèi)的地基增強 設備也正在建設之中，尚未實現(xiàn)大規(guī)模應用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種星基高精度差分信息接收方法，接收 由中國區(qū)域定位系統(tǒng)的GE0衛(wèi)星信號，對其進行捕獲、跟蹤、解擴、解調(diào)，得到其上調(diào)制的北 斗二代高精度差分信息，輸出到差分解算模塊，進而使得用戶可以得到高精度的定位結果。
[0007] 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：
[0008] 步驟1.基于匹配濾波器進行信號捕捉，將匹配濾波器中的一個臂及其對應的一 位本地碼存儲器稱為一節(jié)，如果信號在某一節(jié)上的能量i/fl2滿足> 2^，則認為信號存 在；如果f < 2ff，則認為信號有存在的可能，要求匹配濾波器再一次以同一參數(shù)做 一次積分進行確認，如果信號在同一節(jié)上再次出現(xiàn)則確認成功，根據(jù)節(jié)號轉(zhuǎn)跟蹤，否則認為 信號不存在，繼續(xù)進行搜索試探；門限
【主權項】
1. 一種北斗星基高精度差分信息接收方法，其特征在于包括下述步驟： 步驟1.基于匹配濾波器進行信號捕捉，將匹配濾波器中的一個臂及其對應的一位本 地碼存儲器稱為一節(jié)，如果信號在某一節(jié)上的能量i/f滿足i/f> 2ff，則認為信號存在；如 果f<#】< 2〖(2,則認為信號有存在的可能，要求匹配濾波器再一次以同一參數(shù)做一次積 分進行確認，如果信號在同一節(jié)上再次出現(xiàn)則確認成功，根據(jù)節(jié)號轉(zhuǎn)跟蹤，否則認為信號不 存在，繼續(xù)進行搜索試探；門限R=cr"^\nP!a ^ 〇n為噪聲信號功率的開方，虛警概率pfa 為10、 步驟2.采用二階鎖相環(huán)進行載波跟蹤；二階鎖相環(huán)的鑒相算法為PD=Qp ?sgn(Ip)， 其中，ro為計算得到的本地復現(xiàn)的載波信號與接收到的中頻信號之間的相位誤差；IjPQp 分別表示某一時刻跟蹤環(huán)路同相I和正交Q即時支路的累加和輸出；sgn(X)為符號函數(shù)； 在通道積分時間T內(nèi)，本地載波相位的變化A0 = 2_31fs ?T?ACrlnc，其中，ACrlnc為 向硬件寫入的載波頻率修正量，4為中頻信號采樣頻率；接收機根據(jù)上述計算的結果調(diào)整 本地產(chǎn)生的載波信號的相位，使本地載波與輸入信號之間的相位時刻保持一致，完成載波 環(huán)功能； 步驟3.設計碼跟蹤環(huán)，使得接收機的本地碼與接收信號保持同步；碼跟蹤環(huán)的鑒 相算法為其中IE、QE、I。分別為延遲鎖定環(huán)超前碼和 滯后碼在I、Q兩支路上的輸出，CdPd為計算得到的碼相位差異；碼跟蹤環(huán)的開環(huán)增益 Kcd=2A2 -，有用信號幅度A= (Ip+QP+maX(Ip，Qp))/2，DivC〇de+l的含義為本地 DivC〇(lc+ \ 碼產(chǎn)生器的碼相位累加器CodeDCO經(jīng)DivCode+l分頻得到本地碼產(chǎn)生器時鐘；對于早遲間 距為一個碼片寬度的早晚差冪鑒相器，輸出變化ACdPd=KcdXACdlnc，Cdlnc為碼鐘控 制字； 步驟4.采用直方圖法進行位同步；然后對兩顆星播發(fā)的不同差分信息尋找?guī)^，完成 子幀同步； 步驟5.對子幀做校驗，舍棄校驗不過的子幀，通過校驗的子幀數(shù)據(jù)按照ICD文件的約 定解析得到差分信息。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種北斗星基高精度差分信息接收方法，首先，基于匹配濾波器進行信號捕捉，然后采用二階鎖相環(huán)進行載波跟蹤，設計碼跟蹤環(huán)使得接收機的本地碼與接收信號保持同步，采用直方圖法進行位同步；然后對兩顆星播發(fā)的不同差分信息尋找?guī)^，完成子幀同步，最后對通過校驗的子幀數(shù)據(jù)按照ICD文件的約定解析得到差分信息。本發(fā)明使得用戶在可以接受衛(wèi)星信號的區(qū)域內(nèi)均能接收到高精度的、標準格式的北斗二代差分信息，從而實現(xiàn)全天候的、連續(xù)的、廣域的高精度差分服務。
【IPC分類】G01S19-29, G01S19-30
【公開號】CN104614742
【申請?zhí)枴緾N201410810506
【發(fā)明人】趙愛萍, 邢燕, 葛建, 胡永輝, 陳穎鳴, 劉楓, 成芳
【申請人】中國科學院國家授時中心
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月22日