本发明专利技术公开了一种阵列伪卫星与GNSS相结合的定位方法及系统，属于伪卫星定位导航技术领域。该系统包括多通道信号发射器、阵列天线、接收机、智能终端和导航卫星，其中，多通道信号发射机用于发射不同的PRN码，其信号与GPS和BDS信号兼容；商业化的GNSS接收机可以接收这些信号，并与阵列伪卫星和GNSS进行组合定位，通过使用阵列信道之间的差异来消除伪卫星伪距的时钟偏差。本发明专利技术利用一颗阵列伪卫星和三颗导航卫星组成的微型定位系统进行定位，实验表明，与四颗全球导航卫星系统相比，微型定位系统可以实现组合定位，水平定位精度有所提高。
【技术实现步骤摘要】
一种阵列伪卫星与GNSS相结合的定位方法及系统
本专利技术涉及伪卫星定位导航
，特别是指一种阵列伪卫星与GNSS相结合的定位方法及系统。
技术介绍
目前，室内定位的需求越来越迫切，卫星导航在城市峡谷中信号受阻，通常不能提供正常的定位服务。伪卫星具有通过提供额外的导航信号来提高全球导航卫星系统的定位精度和可用性的潜在能力。伪卫星定位实际上是通过伪卫星阵列天线实现的，该天线将导航模拟器输出的类似于实际的卫星信号发送给用户终端，利用这些原始观测数据实现位置的预测。然而在伪卫星系统研究中，通常会遇到时间同步、时钟偏差等问题，导致基于伪卫星系统的定位方法无法得到推广应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种阵列伪卫星与GNSS相结合的定位方法及系统，能够实现连续、高精度的室外定位。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种阵列伪卫星与GNSS相结合的定位方法，用于通过接收机u对多通道信号发射器所发射的导航信号和导航卫星信号进行跟踪，从而实现对所述接收机u的定位；所述多通道信号发射器连接有多个位置固定的伪卫星发射天线，每个伪卫星发射天线对应于一个伪卫星通道，每个伪卫星通道的信号均具有唯一的C/A码，各伪卫星通道均在GPS的L1码和BDS的B1码调制，且各通道信号均同时由1PPS生成；所述接收机u通过对导航信号的跟踪获取接收机u与伪卫星发射天线i、伪卫星发射天线j以及三颗导航卫星之间的伪距测量值；该方法包括以下步骤：(1)根据接收机u相对于伪卫星发射天线i和j的距离，建立如下阵列伪距的表达式：Δρij＝Fij(ru)+εij，其中，Δρij为阵列伪距，εij为噪声，Fij(ru)为中间变量：Fij(ru)＝||ri-ru||-||rj-ru||，式中，ri和rj分别为发射天线i和j的位置坐标，ru为接收机的位置坐标；(2)对Fij(ru)求偏导：利用Newton-Raphson牛顿迭代法对Fij(ru)进行迭代更新，从而求得Fij(ru)的近似解，其中，Fij(ru)迭代的初始值Fij(ru,1)为：式中，ru,0＝(x0,y0,z0)，为接收机的初始坐标；根据Fij(ru)的解得到Δρij，并利用Δρij消除天线i和j之间的钟差；(3)建立阵列伪卫星与导航卫星的伪距观测方程：求得接收机的位置增量式中，xk、yk、zk为k时刻接收机的三维坐标，为k时刻的Fij(ru)函数，Δρs代表接收机到导航卫星的伪距变化量，εs代表多径和测量噪声误差；(4)根据k时刻接收机的三维坐标以及位置增量，求得下一时刻接收机的三维坐标。此外，本专利技术还提供一种阵列伪卫星与GNSS相结合的定位系统，其包括多通道信号发射器、阵列天线、接收机、智能终端和导航卫星，所述阵列天线包括多个位置固定的伪卫星发射天线，所述多通道信号发射器通过阵列天线发送导航信号，阵列天线中的每个伪卫星发射天线对应于多通道信号发射器的一个通道，每个通道的信号均具有唯一的C/A码，多通道信号发射器的各通道均在GPS的L1码和BDS的B1码调制，且各通道信号均同时由1PPS生成；所述接收机包括GNSS接收芯片，所述智能终端通过蓝牙与所述接收机进行数据传输；接收机u通过GNSS接收芯片对多通道信号发射器的信号进行跟踪，获取接收机u与伪卫星发射天线i、伪卫星发射天线j以及导航卫星之间的伪距测量值；所述智能终端用于执行如下程序：(1)根据接收机u相对于伪卫星i和j的距离，建立如下阵列伪距的表达式：Δρij＝Fij(ru)+εij，其中，Δρij为阵列伪距，εij为噪声，Fij(ru)为中间变量：Fij(ru)＝||ri-ru||-||rj-ru||，式中，ri和rj分别为发射天线i和j的位置坐标，ru为接收机的位置坐标；(2)对Fij(ru)求偏导：利用Newton-Raphson牛顿迭代法对Fij(ru)进行迭代更新，从而求得Fij(ru)的近似解，其中，Fij(ru)迭代的初始值Fij(ru,1)为：式中，ru,0＝(x0,y0,z0)，为接收机的初始坐标；根据Fij(ru)的解得到Δρij，并利用Δρij消除天线i和j之间的钟差；(3)建立阵列伪卫星与导航卫星的伪距观测方程：求得接收机的位置增量式中，xk、yk、zk为k时刻接收机的三维坐标，为k时刻的Fij(ru)函数，Δρs代表接收机到导航卫星的伪距变化量，εs代表多径和测量噪声误差；(4)根据k时刻接收机的三维坐标以及位置增量，求得下一时刻接收机的三维坐标。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)避免了传统伪卫星存在的时间同步问题。通过具有相同时钟源的多信道发射机，每个信道的导航信号基于相同的1PPS，通过利用不同阵列信道的伪距不同，消除接收机和伪距的时钟偏差。(2)阵列伪卫星伪距测量方程可以与GNSS相结合，阵列伪卫星信号与GPS和BDS信号兼容，商业化的GNSS接收机可以跟踪这些信号并估计用户位置。附图说明图1为本专利技术系统架构图。图2为阵列伪卫星原理图。图3为用户终端结构图。图4为系统定位解算流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施实施方式对本专利技术作更进一步的描述。一种阵列伪卫星与GNSS相结合的定位方法，用于通过接收机u对多通道信号发射器所发射的导航信号和导航卫星信号进行跟踪，从而实现对所述接收机u的定位；所述多通道信号发射器连接有多个位置固定的伪卫星发射天线，每个伪卫星发射天线对应于一个伪卫星通道，每个伪卫星通道的信号均具有唯一的C/A码，各伪卫星通道均在GPS的L1码和BDS的B1码调制，且各通道信号均同时由1PPS生成；所述接收机u通过对导航信号的跟踪获取接收机u与伪卫星发射天线i、伪卫星发射天线j以及三颗导航卫星之间的伪距测量值；该方法包括以下步骤：(1)根据接收机u相对于伪卫星发射天线i和j的距离，建立如下阵列伪距的表达式：Δρij＝Fij(ru)+εij，其中，Δρij为阵列伪距，εij为噪声，Fij(ru)为中间变量：Fij(ru)＝||ri-ru||-||rj-ru||，式中，ri和rj分别为发射天线i和j的位置坐标，ru为接收机的位置坐标；(2)对Fij(ru)求偏导：利用Newton-Raphson牛顿迭代法对Fij(ru)进行迭代更新，从而求得Fij(ru)的近似解，其中，Fij(ru)迭代的初始值Fij(ru,1)为：式中，ru,0＝(x0,y0,z0)，为接收机的初始坐标；根据Fij(ru)的解得到Δρij，并利用Δρij消除天线i和j之间的钟差；(3)建立阵列伪卫星与导航卫本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种阵列伪卫星与GNSS相结合的定位方法，其特征在于，用于通过接收机u对多通道信号发射器所发射的导航信号和导航卫星信号进行跟踪，从而实现对所述接收机u的定位；所述多通道信号发射器连接有多个位置固定的伪卫星发射天线，每个伪卫星发射天线对应于一个伪卫星通道，每个伪卫星通道的信号均具有唯一的C/A码，各伪卫星通道均在GPS的L1码和BDS的B1码调制，且各通道信号均同时由1PPS生成；所述接收机u通过对导航信号的跟踪获取接收机u与伪卫星发射天线i、伪卫星发射天线j以及三颗导航卫星之间的伪距测量值；该方法包括以下步骤：/n(1)根据接收机u相对于伪卫星发射天线i和j的距离，建立如下阵列伪距的表达式：/nΔρ
【技术特征摘要】
1.一种阵列伪卫星与GNSS相结合的定位方法，其特征在于，用于通过接收机u对多通道信号发射器所发射的导航信号和导航卫星信号进行跟踪，从而实现对所述接收机u的定位；所述多通道信号发射器连接有多个位置固定的伪卫星发射天线，每个伪卫星发射天线对应于一个伪卫星通道，每个伪卫星通道的信号均具有唯一的C/A码，各伪卫星通道均在GPS的L1码和BDS的B1码调制，且各通道信号均同时由1PPS生成；所述接收机u通过对导航信号的跟踪获取接收机u与伪卫星发射天线i、伪卫星发射天线j以及三颗导航卫星之间的伪距测量值；该方法包括以下步骤：
(1)根据接收机u相对于伪卫星发射天线i和j的距离，建立如下阵列伪距的表达式：
Δρij＝Fij(ru)+εij，
其中，Δρij为阵列伪距，εij为噪声，Fij(ru)为中间变量：
Fij(ru)＝||ri-ru||-||rj-ru||，
式中，ri和rj分别为发射天线i和j的位置坐标，ru为接收机的位置坐标；
(2)对Fij(ru)求偏导：
利用Newton-Raphson牛顿迭代法对Fij(ru)进行迭代更新，从而求得Fij(ru)的近似解，其中，Fij(ru)迭代的初始值Fij(ru，1)为：
式中，ru，0＝(x0，y0，z0)，为接收机的初始坐标；
根据Fij(ru)的解得到Δρij，并利用Δρij消除天线i和j之间的钟差；
(3)建立阵列伪卫星与导航卫星的伪距观测方程：
求得接收机的位置增量
式中，xk、yk、zk为k时刻接收机的三维坐标，为k时刻的Fij(ru)函数，Δρs代表接收机到导航卫星的伪距变化量，εs代表多径和测量噪声误差；
(4)根据k时刻接收机的三维坐标以及位置增量，求得下一时刻接收机的三维坐标。
2.一种阵列伪卫星与GNSS相结合的定位系统，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：甘兴利，黄璐，张衡，梁晓虎，祝瑞辉，李雅宁，李爽，程建强，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13
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