一种基于GNSS信号非连续跟踪的导航方法技术

本发明专利技术公开了一种基于GNSS信号非连续跟踪的导航方法，批量生成GNSS卫星轨迹数据，并基于卫星轨迹数据确定多GNSS卫星在目标时区的过顶预报时间；按照过顶预报时间的时间顺序预测依次在目标时区内过顶的卫星序列，且根据GNSS卫星的导航定位需求确定单次跟踪的卫星接收数量；确定非连续采集的采集时间列表，每次采集时间点基于卫星接收数量通过组合筛选方式从卫星序列中确定用于跟踪的GNSS卫星组合；采集GNSS卫星组合信号，将捕获得到的粗略的码相位和载波多普勒频移参数输入到跟踪环路；对GNSS卫星组合信号实现稳定跟踪并得到观测量，从观测量提取得到伪距和伪距率信息并进行导航定位解算；本发明专利技术实现多卫星非连续导航，且通过组合筛选卫星提高导航的精确性。且通过组合筛选卫星提高导航的精确性。且通过组合筛选卫星提高导航的精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GNSS信号非连续跟踪的导航方法


[0001]本专利技术涉及GNSS导航
，具体涉及一种基于GNSS信号非连续跟踪的导航方法。

技术介绍

[0002]全球导航卫星系统(GNSS)包括全球定位系统GPS(美国)，GLONASS(俄罗斯)，伽俐略(欧洲)和COMPASS(中国)，GNSS典型地使用多个绕地球飞行的卫星。这多个卫星形成了卫星的星座。GNSS接收器检测到在卫星所广播的电磁信号上调制的伪随机噪声(PRN)代码。也将这个代码称为测距码。代码检测包括将在所述广播信号上调制的位序列与接收器所生成的即将检测到的代码的复制品比较。基于用于一系列卫星中每一个的代码到达时间的检测，GNSS接收器估算其位置，定位包括地理定位，即地球表面的定位。
[0003]全球导航卫星系统是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。因此，通俗一点说，如果你除了要知道经纬度还想知道高度的话，那么，必须对收到4颗卫星才能准确定位。
[0004]然而当卫星数量超过4颗，或者卫星经过目标时区的过顶时间差比较相近，那么在使用GNSS信号完成非连续跟踪导航时，则无法依据现有的GNSS接收方法稳定接收GNSS信号，造成接收操作紊乱，甚至导航出错的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于GNSS信号非连续跟踪的导航方法，以解决现有技术中当卫星数量超过4颗，或者卫星经过目标时区的过顶时间差比较相近时，无法依据现有的GNSS接收方法稳定接收GNSS信号，造成接收操作紊乱，甚至导航出错的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：
[0007]一种基于GNSS信号非连续跟踪的导航方法，包括以下步骤：
[0008]步骤100、批量生成GNSS卫星轨迹数据，并基于卫星轨迹数据确定多GNSS卫星在目标时区的过顶预报时间，其中，所述过顶预报时间为根据所述GNSS卫星的时间
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位置数据确定的经过所述目标时区头顶的时间；
[0009]步骤200、按照过顶预报时间的时间顺序预测依次在所述目标时区内过顶的卫星序列，且根据GNSS卫星的导航定位需求确定单次跟踪的卫星接收数量；
[0010]步骤300、确定非连续采集的采集时间列表，每次采集时间点基于所述卫星接收数量通过组合筛选方式从卫星序列中确定用于跟踪的GNSS卫星组合，所述组合筛选方式用于在至少两次所述采集时间点对应的卫星序列相同且卫星序列的数量大于所述卫星接收数量时，通过组合算法确定每次采集时间点对应的GNSS卫星组合；
[0011]步骤400、通过GNSS天线按照采集时间列表的采集时间点依次非连续性采集和跟踪筛选出的GNSS卫星组合信号，将捕获得到的粗略的码相位和载波多普勒频移参数输入到跟踪环路以便对所述GNSS卫星组合信号进行跟踪；
[0012]步骤500、对所述GNSS卫星组合信号实现稳定跟踪并得到观测量，从所述观测量提取得到伪距和伪距率信息并进行导航定位解算。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，在步骤100中，基于卫星轨迹数据确定多GNSS卫星在目标时区的过顶预报时间的实现步骤为：
[0014]步骤101、通过两行轨道根数TLE确定所有GNSS卫星运动轨迹的轨道参数，并利用SGP4模型将TLE轨道参与轨道运算模型结合测算卫星实时状态，得到所有GNSS卫星的时间
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位置数据；
[0015]步骤102、将时间
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位置数据写成CZML数据文件，利用循环算法获取连续时间点的位置坐标；
[0016]步骤103、根据连续时间点的位置坐标获取每个所述GNSS卫星经过目标时区的过顶预报时间。
[0017]作为本专利技术的一种优选方案，在步骤102中，所述CZML数据文件为GNSS卫星轨道CZML数据，通过确定生成GNSS卫星的时间
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位置样本的时间间隔t，同时利用CZML提供的内插属性，将时间
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位置样本数据之间通过高阶拉格朗日算法内插填充样本数据间的时间间隔t内，其中，每个GNSS卫星的CZML数据只记录该GNSS卫星在额定秒数内的轨迹状况，每个CZML数据文件都需要Python调用SPG4库，根据额定秒数和时间间隔t计算得到该GNSS卫星一系列的时间
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位置数据。
[0018]作为本专利技术的一种优选方案，从所述时间
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位置数据内筛选GNSS卫星经过所述目标时区的过顶预报时间，并将过顶预报时间和对应的GNSS卫星组成卫星序列。
[0019]作为本专利技术的一种优选方案，在步骤200中，所述卫星序列为多行多列式，所述卫星序列的同一行为在同一过顶时间点在所述目标时区内过顶的所述GNSS卫星，所述卫星序列的不同行从上到下表示按照时间顺序依次经过所述目标时区的GNSS卫星排列顺序；
[0020]所述GNSS卫星的导航定位需求确定单次跟踪的卫星接收数量为四个，同一时间点在所述目标时区内过顶的所述GNSS卫星大于等于所述卫星接收数量。
[0021]作为本专利技术的一种优选方案，在步骤300中，先根据所述采集时间点与所述卫星序列中的两行数据的过顶时间点计算所述采集时间点的跟踪偏向，再根据跟踪偏向选择一行所述GNSS卫星作为目标筛选卫星。
[0022]作为本专利技术的一种优选方案，所述每次采集时间点基于所述卫星接收数量通过组合筛选方式从目标筛选卫星组中确定用于跟踪的GNSS卫星组合，其中，在多次所述采集时间点对应的所述目标筛选卫星相同时，利用所述组合筛选方式使得每次的采集时间点对应的所述GNSS卫星组合不同。
[0023]作为本专利技术的一种优选方案，在所述步骤300中，计算所述采集时间点的跟踪偏向的实现步骤为：
[0024]计算所述卫星序列中两行所述GNSS卫星的过顶时间点确定两个所述过顶时间点的中心时间点，所述中心时间点将两行所述GNSS卫星分为上一行所述GNSS卫星的过顶时间点与中心时间点之间的上阈值，以及下一行所述GNSS卫星的过顶时间点与中心时间点之间的下阈值；
[0025]判断所述采集时间点处于所述上阈值或下阈值，来选择其中一行所述GNSS卫星作为目标筛选卫星。
[0026]作为本专利技术的一种优选方案，在步骤400中，GNSS天线接收来自所述GNSS卫星组合的GNSS信号；基于所述GNSS卫星组合的至少一个的轨道或位置，以及所述GNSS卫星组合的至少一个的时钟偏移获得精确卫星信息；在获得的GNSS信号之后，识别周跳所可能影响的至少一个GNSS信号的子集，并估算对确定GNSS天线的位置或所述GNSS天线位置的变化有用的参数，以使用不属于所述周跳影响子集的至少一些获得的GNSS信号和精确卫星信息。
[0027]本专利技术与现有技术相比较具有如下有益效果：
[0028]本专利技术在同一采集时间过顶的卫星超过四颗时，通过组合算法确定每一次采集对应的GNS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于GNSS信号非连续跟踪的导航方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤100、批量生成GNSS卫星轨迹数据，并基于卫星轨迹数据确定多GNSS卫星在目标时区的过顶预报时间，其中，所述过顶预报时间为根据所述GNSS卫星的时间
‑
位置数据确定的经过所述目标时区头顶的时间；步骤200、按照过顶预报时间的时间顺序预测依次在所述目标时区内过顶的卫星序列，且根据GNSS卫星的导航定位需求确定单次跟踪的卫星接收数量；步骤300、确定非连续采集的采集时间列表，每次采集时间点基于所述卫星接收数量通过组合筛选方式从卫星序列中确定用于跟踪的GNSS卫星组合，所述组合筛选方式用于在至少两次所述采集时间点对应的卫星序列相同且卫星序列的数量大于所述卫星接收数量时，通过组合算法确定每次采集时间点对应的GNSS卫星组合；步骤400、通过GNSS天线按照采集时间列表的采集时间点依次非连续性采集和跟踪筛选出的GNSS卫星组合信号，将捕获得到的粗略的码相位和载波多普勒频移参数输入到跟踪环路以便对所述GNSS卫星组合信号进行跟踪；步骤500、对所述GNSS卫星组合信号实现稳定跟踪并得到观测量，从所述观测量提取得到伪距和伪距率信息并进行导航定位解算。2.根据权利要求1所述的一种基于GNSS信号非连续跟踪的导航方法，其特征在于：在步骤100中，基于卫星轨迹数据确定多GNSS卫星在目标时区的过顶预报时间的实现步骤为：步骤101、通过两行轨道根数TLE确定所有GNSS卫星运动轨迹的轨道参数，并利用SGP4模型将TLE轨道参与轨道运算模型结合测算卫星实时状态，得到所有GNSS卫星的时间
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位置数据；步骤102、将时间
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位置数据写成CZML数据文件，利用循环算法获取连续时间点的位置坐标；步骤103、根据连续时间点的位置坐标获取每个所述GNSS卫星经过目标时区的过顶预报时间。3.根据权利要求2所述的一种基于GNSS信号非连续跟踪的导航方法，其特征在于：在步骤102中，所述CZML数据文件为GNSS卫星轨道CZML数据，通过确定生成GNSS卫星的时间
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位置样本的时间间隔t，同时利用CZML提供的内插属性，将时间
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位置样本数据之间通过高阶拉格朗日算法内插填充样本数据间的时间间隔t内，其中，每个GNSS卫星的CZML数据只记录该GNSS卫星在额定秒数内的轨迹状况，每个CZML数据文件都需要Python调用SPG4库，根据额定秒数和时间间隔t计算得到该GNSS卫星一系列的时间
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱青永，
申请(专利权)人：深圳市电咖测控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：