一种多频多分量GNSS高精度导航定位的方法技术

本发明专利技术公开了一种多频多分量GNSS高精度导航定位的方法，属于多频多分量GNSS信号恒包络复用领域，一种多频多分量GNSS高精度导航定位的方法，包括S1.基于各系统的单差残差结果,建立了各接收机、各系统观测数据随高度角变化的随机模型，对GNSS各系统的数据质量以及数据融合进行分析处理；S2.对不同频率系统间差分观测值的紧组合融合模型针对GPS和BDS系统间不同频率观测值的融合处理；S3.通过恒包络复用技术让信号传输时延以提供高精度定位，可以实现通过提供多种定位模式，能够根据接收的卫星信号是否正常来选择对应的定位模式，并通过信号传输时延以提供高精度定位，使定位精度达到亚米级，从而有效的提高了导航定位的精度。从而有效的提高了导航定位的精度。从而有效的提高了导航定位的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种多频多分量GNSS高精度导航定位的方法


[0001]本专利技术涉及多频多分量GNSS信号恒包络复用领域，更具体地说，涉及一种多频多分量GNSS高精度导航定位的方法。

技术介绍

[0002]随着全球导航卫星系统(GNSS)的建设和持续发展,目前,在轨卫星数已接近100颗,信号频率也由双频扩展至三频甚至多频,同时地面基准站的数量也在迅猛增加；基于全球分布跟踪站网联合解算的GNSS网解处理,作为GNSS实时高精度定位数据处理的基础理论方法,被广泛地应用在卫星精密定轨、卫星钟差处理、大网坐标估计等数据处理中；然而,越来越多的导航卫星、信号类型以及基准站数量对GNSS网解的处理精度和效率提出了更高的要求。
[0003]在已有成果的基础上，将重点面向GPS、北斗、GLONASS和Galileo新一代卫星导航定位系统，开展大规模GNSS地面增强定位理论与技术研究，攻克多频多模GNSS实时软件接收机及GNSS/SINS紧组合关键技术。
[0004]目前城市智能交通、自动驾驶等对高精度动态定位的需求为分米级甚至厘米级，但在城市复杂环境下信号遮挡、衰减和多径频繁发生，GNSS定位的可用性和精度严重降低，从而导致定位精度不能精确到亚米级。

技术实现思路

[0005]1.要解决的技术问题
[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种多频多分量GNSS高精度导航定位的方法，可以实现通过提供多种定位模式，能够根据接收的卫星信号是否正常来选择对应的定位模式，并通过信号传输时延以提供高精度定位，定位精度达到亚米级，从而有效的提高了导航定位的精度。
[0007]2.技术方案
[0008]为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。
[0009]一种多频多分量GNSS高精度导航定位的方法，包括以下步骤：
[0010]S1.基于各系统的单差残差结果,建立了各接收机、各系统观测数据随高度角变化的随机模型，对GNSS各系统的数据质量以及数据融合进行分析处理；
[0011]S2.对不同频率系统间差分观测值的紧组合融合模型针对GPS和BDS系统间不同频率观测值的融合处理；
[0012]S3.通过恒包络复用技术让信号传输时延以提供高精度定位；
[0013]通过提供多种定位模式，能够根据接收的卫星信号是否正常来选择对应的定位模式，并通过信号传输时延以提供高精度定位，定位精度达到亚米级，从而有效的提高了导航定位的精度。
[0014]进一步的，所述步骤S3中恒包络复用技术包括：
[0015]恒包络最优相位发射方法：用于优化数值，求出最大化复用效率发射相位；
[0016]互复用调制技术：用于将多路信号合成为一个相位调制的技术，增加额外的交调子载波，使复用后信号具有幅度相等，相位正交的特性；
[0017]多数表决复用方法：用于将多路扩频码送入多数表决单元；
[0018]互表决方法：互表决是Interplex方法与多数表决复用方法相结合的方法，也具有恒包络特性。
[0019]进一步的，所述恒包络复用技术还包括单频恒包络复用方法和双频恒包络复用方法，所述单频恒包络复用方法包括POCET方法和CQEM方法，所述POCET方法对于N个二进制PRN码信号{s1(t)s2(t)...s
n
(t)}，构造一个信号矢量v＝[s1(t)s2(t)...s
N
(t)]，V只有2
N
个不同的值，通过优化这些相位值来满足。
[0020]进一步的，所述POCET方法中v对应于一个发射相位θ(k＝1、2、...、2
N
)，得到恒包络信号与第n个信号分量的平均相关输出，表示为：
[0021][0022]式中s
POCET
(t)为恒包络后的组合信号，A为恒包络复用信号的包络值；b
n
(k)为v＝[s1(t)，s2(t)，...，s
N
(t)]取第k个值时第n个信号分量的值。
[0023]通过优化这些相位值来满足设计的功率约束和相位约束。
[0024]进一步的，所述CQEM方法固定4个信号分量的相位与功率比,可得到不同复用效率下的各信号项的复系数，当复用效率大于85.36％时,包络为准恒定的。
[0025]进一步的，所述双频恒包络复用方法包含Galileo E5信号和BDS的B2信号，所述Galileo E5信号和BDS的B2信号由B2a(1176.45MHz)和B2b(1207.14MHz)，所述双频恒包络复用方法中每个频带包含2个信号分量。
[0026]进一步的，所述步骤S1中接收机为GNSS多频接收机，用于无电离层组合观测值的方法来消除一阶电离层延迟的影响。
[0027]进一步的，所述步骤S1中GNSS各系统分别为GPS采用L1、L2频率上的观测，BDS采用B1、B2频率上的观测，Galileo采用E1、E5a频率上的观测，GLOANSS采用L1、L2频率上的观测，且观测方程为：
[0028]P
IF
＝(f
12
·
P1‑
f
22
·
P2)/(f
12
‑
f
22
)
[0029]L
IF
＝(f
12
·
L1‑
f
22
·
L2)/(f
12
‑
f
22
)
[0030]式中：P1和P2分别为两个频段上的测码伪距观测值；L1和L2分别为两个频段上的载波相位观测值，f1和f2分别为为2个载波相位频率，P
IF
为无电离层的伪距，L
IF
为载波相位的观测值。
[0031]3.有益效果
[0032]相比于现有技术，本专利技术的优点在于：
[0033](1)本方案可以实现通过提供多种定位模式，能够根据接收的卫星信号是否正常来选择对应的定位模式，并通过信号传输时延以提供高精度定位，使定位精度达到亚米级，从而有效的提高了导航定位的精度。
[0034](2)本方案构建新的多频差分GNSS组合模型，能够充分利用冗余频点观测量和三频模糊度解算快速的优点,在模型结构、观测量使用、解算效率方面,都有显著的优化。
[0035](3)本方案对北斗卫星伪距偏差改正、GNSS三频载波频间钟偏差建模、GNSS三频模糊度固定以及GNSS大网快速处理等问题,建立了基于平方根信息滤波的大网快速处理方法,研制了多频多系统实时高精度大网快速处理软件模块,实现了实时滤波定轨和卫星钟差同步处理。
附图说明
[0036]图1为本专利技术的方法步骤流程图；
[0037]图2为本专利技术的不同复用效率下信号项的系数表；
[0038]图3为本专利技术的不同单系统及组合系统各时段的RMS统计表。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多频多分量GNSS高精度导航定位的方法，其特征在于包括以下步骤：S1.基于各系统的单差残差结果,建立了各接收机、各系统观测数据随高度角变化的随机模型，对GNSS各系统的数据质量以及数据融合进行分析处理；S2.对不同频率系统间差分观测值的紧组合融合模型针对GPS和BDS系统间不同频率观测值的融合处理；S3.通过恒包络复用技术让信号传输时延以提供高精度定位。2.根据权利要求1所述的一种多频多分量GNSS高精度导航定位的方法，其特征在于：所述步骤S3中恒包络复用技术包括：恒包络最优相位发射方法：用于优化数值，求出最大化复用效率发射相位；互复用调制技术：用于将多路信号合成为一个相位调制的技术，增加额外的交调子载波，使复用后信号具有幅度相等，相位正交的特性；多数表决复用方法：用于将多路扩频码送入多数表决单元；互表决方法：互表决是Interplex方法与多数表决复用方法相结合的方法，也具有恒包络特性。3.根据权利要求1所述的一种多频多分量GNSS高精度导航定位的方法，其特征在于：所述恒包络复用技术还包括单频恒包络复用方法和双频恒包络复用方法，所述单频恒包络复用方法包括POCET方法和CQEM方法，所述POCET方法对于N个二进制PRN码信号{s1(t)s2(t)...s
n
(t)}，构造一个信号矢量v＝[s1(t)s2(t)...s
N
(t)]，V只有2
N
个不同的值。4.根据权利要求3所述的一种多频多分量GNSS高精度导航定位的方法，其特征在于：所述POCET方法中v对应于一个发射相位θ(k＝1、2、...、2
N
)，得到恒包络信号与第n个信号分量的平均相关输出，表示为：式中s
POCET
(t)为恒包络后的组合信号，A为恒包络复用信号的包络值；b
n
(k)为v＝[s1(t)，s2(t)，...，s
N
(t)]取第k个值时第n个信号分量的值。通过优化这些相位值来满足设计的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梦龙，温荷，罗东向，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：