一种北斗授时方法及卫星导航接收机技术

一种北斗授时方法及卫星导航接收机；所述方法包括：产生采样脉冲；利用采样脉冲采集所接收的卫星信号中的观测信息；所述观测信息包括卫星信号发射时刻、多普勒频移、载波相位；利用所述卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解算方程组；在所述接收机位置解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟差；利用所述观测信息中的多普勒频移构成接收机速度解算方程组，在所述接收机速度解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟漂；根据所述钟差和钟漂调节所述采样脉冲的相位和频率，使采样脉冲与标准时间同步。本发明专利技术能够提高卫星导航定位系统的授时精度，拓宽授时范围。

【技术实现步骤摘要】
一种北斗授时方法及卫星导航接收机
本专利技术涉及卫星导航领域，尤其涉及一种北斗授时方法及卫星导航接收机。
技术介绍
高精度时间基准已经成为通信、电力、广播电视、安防监控、工业控制等领域的基础保障平台之一。卫星导航定位系统可提供高精度、全天候的定位和授时服务。授时性能优异；高精度、低成本、安全可靠、覆盖范围广。精确授时不仅在相对论研究、地球动力学研究等基础研究领域有重要的作用，而且在航空航天、深空通讯、信息高速公路、导航通信、电力传输等国防和国民经济建设中也有广泛的应用。卫星导航接收机采用授时算法能够使得接收机的时间与标准时间同步。但是目前有些区域接收卫星信号的情况并不好，会导致定位系统的DOP(DilutionofPrecision，精度因子)值比较差，而影响授时精度。甚至当只接收3颗卫星时，可能会导致不能进行定位而不能完成授时。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何提高卫星导航定位系统的授时精度，拓宽授时范围。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种北斗授时方法，包括：产生采样脉冲；利用采样脉冲采集所接收的卫星信号中的观测信息；所述观测信息包括卫星信号发射时刻、多普勒频移、载波相位；利用所述卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解算方程组；在所述接收机位置解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟差；利用所述观测信息中的多普勒频移构成接收机速度解算方程组，在所述接收机速度解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟漂；根据所述钟差和钟漂调节所述采样脉冲的相位和频率，使采样脉冲与标准时间同步。可选地，所述利用卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解算方程组的步骤包括：利用卫星信号接收时刻减去卫星信号发射时刻，得到原始伪距；通过下式计算平滑后的伪距：ρs,i＝α×ρCA,i+(1-α)×(ρs,i-1+Δρφ,i)其中，ρs,i是平滑后的伪距；α为平滑系数；ρCA,i是原始伪距；ρs,i-1是前一次平滑后的伪距；Δρφ,i是伪距变化量；所述伪距变化量为：λ是所接收的卫星信号的波长；φi是本次采样得到的载波相位值；φi-1是前一次采样得到的载波相位值；fIF是所接收的卫星信号的载波中频频率；为接收机钟漂；X是采样时刻锁存的载波相位计数值；fL1是所接收的卫星信号的载波射频频率；利用平滑后的伪距，构成解算接收机位置的线性方程组如下：ρi为第i颗卫星的平滑后的伪距，i的取值从1到n，n为接收机所能连接的卫星的颗数；(xu,yu,zu)为接收机的位置坐标；(xi,yi,zi)为第i颗卫星的位置坐标；tu为接收机钟差；ri为接收机到第i颗卫星的距离；c表示光速；带^标示的表示该变量为系统估计值。可选地，利用观测信息中的多普勒频移所构成的接收机速度的解算方程组为如下的线性方程组：其中，fd是经过卫星钟漂修正的多普勒频移观测值；fTj是经过卫星钟漂修正的卫星发射信号的射频频率；()为接收机的速度；(vxj,vyj,vzj)为卫星速度；为接收机的钟漂。可选地，解算得到接收机的钟差的步骤包括：采用最小二乘法通过下式得到接收机的钟差：ΔX＝(HTH)-1HTΔρ接收机钟差为通过最小二乘法得到接收机的钟漂，公式如下：g＝(HTH)-1Hd其中，可选地，在所述接收机位置解算方程组中所添加的高程方程为：Δρ＝axΔxu+ayΔyu+azΔzu其中，CGS2000_A＝6378137.e2＝CGS2000_F*(2-CGS2000_F)CGS2000_F＝(1./298.257222101)lat为接收机的纬度，在每次迭代过程中由接收机近似位置经过转换获得；alt为接收机的高度；增加的H中的一行为[axayaz0]；在所述接收机速度解算方程组中所添加的高程方程为：dj＝0增加的H中的一行为[axayaz0]。本专利技术还提供了一种卫星导航接收机，包括：脉冲生成模块，用于产生采样脉冲；采集单元，用于利用所述采样脉冲采集所接收的卫星信号中的观测信息；所述观测信息包括卫星信号发射时刻、多普勒频移、载波相位；钟差解算单元，用于利用所述卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解算方程组；在所述接收机位置解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟差；钟漂解算单元，用于利用所述观测信息中的多普勒频移构成接收机速度解算方程组，在所述接收机速度解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟漂；调整单元，用于根据所述钟差和钟漂调节所述采样脉冲的相位和频率，使采样脉冲与标准时间同步。可选地，所述钟差解算单元利用卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解算方程组是指：所述钟差解算单元利用卫星信号接收时刻减去卫星信号发射时刻，得到原始伪距；通过下式计算平滑后的伪距：ρs,i＝α×ρCA,i+(1-α)×(ρs,i-1+Δρφ,i)其中，ρs,i是平滑后的伪距；α为平滑系数；ρCA,i是原始伪距；ρs,i-1是前一次平滑后的伪距；Δρφ,i是伪距变化量；所述伪距变化量为：λ是所接收的卫星信号的波长；φi是本次采样得到的载波相位值；φi-1是前一次采样得到的载波相位值；fIF是所接收的卫星信号的载波中频频率；为接收机钟漂；X是采样时刻锁存的载波相位计数值；fL1是所接收的卫星信号的载波射频频率；利用平滑后的伪距，构成解算接收机位置的线性方程组如下：ρi为第i颗卫星的平滑后的伪距，i的取值从1到n，n为接收机所能连接的卫星的颗数；(xu,yu,zu)为接收机的位置坐标；(xi,yi,zi)为第i颗卫星的位置坐标；tu为接收机钟差；ri为接收机到第i颗卫星的距离；c表示光速；带^标示的表示该变量为系统估计值。可选地，所述钟漂解算单元利用观测信息中的多普勒频移所构成的接收机速度的解算方程组为如下的线性方程组：其中，fd是经过卫星钟漂修正的多普勒频移观测值；fTj是经过卫星钟漂修正的卫星发射信号的射频频率；()为接收机的速度；(vxj,vyj,vzj)为卫星速度；为接收机的钟漂。可选地，所述钟差解算单元解算得到接收机的钟差是指：所述钟差解算单元采用最小二乘法通过下式得到接收机的钟差：ΔX＝(HTH)-1HTΔρ接收机钟差为所述钟漂解算单元通过最小二乘法得到接收机的钟漂，公式如下：g＝(HTH)-1Hd其中，可选地，所述钟差解算单元在所述接收机位置解算方程组中所添加的高程方程为：Δρ＝axΔxu+ayΔyu+azΔzu其中，CGS2000_A＝6378137.e2＝CGS2000_F*(2-CGS2000_F)CGS2000_F＝(1./298.257222101)lat为接收机的纬度，在每次迭代过程中由接收机近似位置经过转换获得；alt为接收机的高度；增加的H中的一行为[axayaz0]；所述钟漂解算单元在所述接收机速度解算方程组中所添加的高程方程为：dj＝0增加的H中的一行为[axayaz0]。本专利技术采取基于高程进行授时解算，改善了定位系统的DOP值，在已知接收机高度的时候可以提高授时精度，甚至当只接收3颗卫星时，也可以完成授时，拓宽了授时的范围；其中，接收机的高程可以通过很多途径获取。附图说明图1为本专利技术实施例一的一种北斗授时方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合附图及实施例对本专利技术的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种北斗授时方法，包括：产生采样脉冲；利用采样脉冲采集所接收的卫星信号中的观测信息；所述观测信息包括卫星信号发射时刻、多普勒频移、载波相位；利用所述卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解算方程组；在所述接收机位置解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟差；利用所述观测信息中的多普勒频移构成接收机速度解算方程组，在所述接收机速度解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟漂；根据所述钟差和钟漂调节所述采样脉冲的相位和频率，使采样脉冲与标准时间同步。

【技术特征摘要】
1.一种北斗授时方法，包括：产生采样脉冲；利用采样脉冲采集所接收的卫星信号中的观测信息；所述观测信息包括卫星信号发射时刻、多普勒频移、载波相位；利用所述卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解算方程组；在所述接收机位置解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟差；利用所述观测信息中的多普勒频移构成接收机速度解算方程组，在所述接收机速度解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟漂；根据所述钟差和钟漂调节所述采样脉冲的相位和频率，使采样脉冲与标准时间同步。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解算方程组的步骤包括：利用卫星信号接收时刻减去卫星信号发射时刻，得到原始伪距；通过下式计算平滑后的伪距：ρs,i＝α×ρCA,i+(1-α)×(ρs,i-1+Δρφ,i)其中，ρs,i是平滑后的伪距；α为平滑系数；ρCA,i是原始伪距；ρs,i-1是前一次平滑后的伪距；Δρφ,i是伪距变化量；所述伪距变化量为：λ是所接收的卫星信号的波长；φi是本次采样得到的载波相位值；φi-1是前一次采样得到的载波相位值；fIF是所接收的卫星信号的载波中频频率；为接收机钟漂；X是采样时刻锁存的载波相位计数值；fL1是所接收的卫星信号的载波射频频率；利用平滑后的伪距，构成解算接收机位置的线性方程组如下：ρi为第i颗卫星的平滑后的伪距，i的取值从1到n，n为接收机所能连接的卫星的颗数；(xu,yu,zu)为接收机的位置坐标；(xi,yi,zi)为第i颗卫星的位置坐标；tu为接收机钟差；ri为接收机到第i颗卫星的距离；c表示光速；带^标示的表示该变量为系统估计值。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，利用观测信息中的多普勒频移所构成的接收机速度的解算方程组为如下的线性方程组：其中，fd是经过卫星钟漂修正的多普勒频移观测值；fTj是经过卫星钟漂修正的卫星发射信号的射频频率；为接收机的速度；(vxj,vyj,vzj)为卫星速度；为接收机的钟漂。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，解算得到接收机的钟差的步骤包括：采用最小二乘法通过下式得到接收机的钟差：ΔX＝(HTH)-1HTΔρ接收机钟差为通过最小二乘法得到接收机的钟漂，公式如下：g＝(HTH)-1Hd其中，5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述接收机位置解算方程组中所添加的高程方程为：Δρ＝axΔxu+ayΔyu+azΔzu其中，CGS2000_A＝6378137.e2＝CGS2000_F*(2-CGS2000_F)CGS2000_F＝(1./298.257222101)lat为接收机的纬度，在每次迭代过程中由接收机近似位置经过转换获得；alt为接收机的高度；增加的H中的一行为[axayaz0]；在所述接收机速度解算方程组中所添加的高程方程为：dj＝0增加的H中的一行为[axayaz0]。6.一种卫星导航接收机，其特征在于，包括：脉冲生成模块，用于产生采样脉冲；采集单元，用于利用所述采样脉冲采集所接收的卫星信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京北斗星通导航技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11