辅助增强导航方法及设备技术

一种辅助增强导航方法及装置，所述方法包括：接收GNSS卫星信号，并依据所述GNSS卫星信号对自身进行定位，得到低轨卫星自身的原始PVT数据；其中，所述GNSS卫星信号包括GNSS卫星导航电文，所述原始PVT数据包括原始位置、原始速度和原始时间；采用轨道精密化算法对所述原始PVT数据进行精密化，以获得精密化PVT数据；对所述精密化PVT数据和所述GNSS卫星导航电文进行处理，以生成导航辅助增强电文信号；广播包含所述导航辅助增强电文信号的低轨卫星信号，用于地面终端的导航。本发明专利技术提供的辅助增强导航方法及装置提高了导航的精准度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机
，尤其涉及辅助增强导航方法及设备。
技术介绍
全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS)，特别是包括美国全球定位系统(GlobalPositioningSystem,GPS)，俄罗斯全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem,GLONASS)，欧洲伽利略系统(Galileo)和中国北斗(Compass,BDS)在内的四大核心导航系统，是各类无线电定位技术的基础。GNSS可为用户提供全球范围内全天候的导航定位服务，其应用前景十分广阔。然而，随着其导航定位技术的进步和应用领域的扩展，一些特殊场合对其定位精度、抗干扰遮挡能力、响应速度、灵敏度等方面提出了更高标准的使用需求，如城市、室内、森林、矿区等等各种复杂环境中，传统GPS/BDS导航信号会受到严重的干扰和遮挡，甚至可能导致不可用的情况。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种辅助增强导航方法及设备，来提高特殊场合的定位精度。一种辅助增强导航方法，包括以下步骤：接收GNSS卫星信号，并依据所述GNSS卫星信号对自身进行定位，得到低轨卫星自身的原始PVT数据；其中，所述GNSS卫星信号包括GNSS卫星导航电文，所述原始PVT数据包括原始位置、原始速度和原始时间；采用轨道精密化算法对所述原始PVT数据进行精密化，以获得精密化PVT数据；对所述精密化PVT数据和所述GNSS卫星导航电文进行处理，以生成导航辅助增强电文信号；广播包含所述导航辅助增强电文信号的低轨卫星信号，用于地面终端的导航。在其中一个实施例中，所述采用轨道精密化算法对所述原始PVT数据进行精密化，以获得精密化PVT数据的步骤具体包括：预设初始化历元数，并将当前历元数与所述初始化历元数比较；若所述当前历元数小于初始化历元数，则不对当前历元的PVT数据进行精密化处理；若所述当前历元数大于初始化历元数，则根据所述初始化历元数对应的原始低轨卫星状态观测值，与按照给定星历模型确定的低轨卫星轨道对应的过去所述初始化历元数对应的低轨卫星状态的估计值，建立线性化方程；采用最小二乘迭代法求解该线性化方程，重复迭代过程直到满足迭代收敛条件。在其中一个实施例中，所述采用最小二乘迭代法求解该线性化方程的过程，重复迭代过程直到满足迭代收敛条件的步骤具体包括：求迭代初始值；根据星历参数计算各历元低轨卫星状态估计值；计算所述各历元低轨卫星状态估计值对各星历参数的偏导数；采用最小二乘法计算所述各星历参数修正值并对各星历参数进行修正；验证是否满足迭代收敛条件，如不满足则返回根据星历参数计算各历元低轨卫星状态估计值的步骤，如满足则输出本次迭代过程的精密化结果。在其中一个实施例中，所述导航辅助增强电文信号包括当前电文对应的精确参考时间、精密化后的低轨卫星三轴位置和精密化后的低轨卫星三轴速度。一种辅助增强导航方法，包括以下步骤：接收低轨卫星广播的包含导航辅助增强电文信号的低轨卫星信号，所述低轨卫星信号还包括低轨卫星载波相位、低轨卫星测距码、低轨导航电文；其中，所述导航辅助增强电文信号由所述低轨卫星通过采用轨道精密化算法对原始PVT数据进行精密化，以获得精密化PVT数据；对所述精密化PVT数据和GNSS卫星导航电文进行处理生成，所述导航辅助增强电文信号包括当前电文对应的精确参考时间、精密化后的低轨卫星三轴位置和精密化后的低轨卫星三轴速度；根据所述低轨卫星载波相位、低轨卫星测距码和低轨导航电文和所述导航辅助增强电文信号，完成终端粗略初始位置的确定；根据所述终端粗略初始位置和从所述低轨卫星接收到的GNSS卫星信息，计算各颗GNSS卫星信号的频率和码相位捕获范围信息，完成导航定位。在其中一个实施例中，所述根据所述低轨卫星载波相位、低轨卫星测距码和低轨导航电文和所述导航辅助增强电文信号，完成终端粗略初始位置的确定的步骤具体包括：记录过去Nd(Nd≥4)个历元的低轨卫星信号多普勒频率计数值并转换成低轨道卫星到用户距离的变化率信息；对每个历元的所述变化率列出方程并进行泰勒展开，完成线性化并获得线性化方程；将各历元的线性化方程合成方程组；以及采用最小二乘法求解所述方程组，得到所述终端粗略初始位置。在其中一个实施例中，所述根据所述终端粗略初始位置和从所述低轨卫星接收到的GNSS卫星信息，计算各颗GNSS卫星信号的频率和码相位捕获范围信息，完成导航定位的步骤具体包括：根据导航辅助增强电文中的各颗GNSS卫星电文推出当前历元各颗GNSS卫星的位置、速度；根据所述终端粗略初始位置以及各GNSS卫星位置、速度估算各GNSS卫星信号的多普勒频移，缩小捕获GNSS卫星时所需搜索的频率范围；根据导航辅助增强电文中的精确时间信息、自身粗略初始位置速度以及各颗GNSS卫星位置速度估算各GNSS卫星信号的码相位，缩小捕获GNSS卫星时所需搜索的码相位范围；以及采用上述缩小后的频率和码相位搜索范围进行各GNSS卫星信号的捕获，并完成各GNSS卫星信号的跟踪和终端精确位置的解。一种辅助增强导航设备，其特征在于，包括如下单元：信号接收及初始位置估算模块，用于接收GNSS卫星信号，并依据所述GNSS卫星信号对自身进行定位，得到低轨卫星自身的原始PVT数据；其中，所述GNSS卫星信号包括GNSS卫星导航电文，所述原始PVT数据包括原始位置、原始速度和原始时间；精密化模块，用于采用轨道精密化算法对所述原始PVT数据进行精密化，以获得精密化PVT数据；导航辅助增强电文信号生成模块，用于对所述精密化PVT数据和所述GNSS卫星导航电文进行处理，以生成导航辅助增强电文信号；广播模块，用于广播包含所述导航辅助增强电文信号的低轨卫星信号，用于地面终端的导航。在其中一个实施例中，所述精密化模块用于：预设初始化历元数，并将当前历元数与所述初始化历元数比较；若所述当前历元数小于初始化历元数，则不对当前历元的PVT数据进行精密化处理；若所述当前历元数大于初始化历元数，则根据所述初始化历元数对应的原始低轨卫星状态观测值与按照给定星历模型确定的低轨卫星轨道对应的过去所述初始化历元数对应的低轨卫星状态的估计值建立线性化方程；采用最小二乘迭代法求解该线性化方程，重复迭代过程直到满足迭代收敛条件。在其中一个实施例中，所述精密化模块用于：求迭代初始值；根据星历参数计算各历元低轨卫星状态估计值；计算所述各历元低轨卫星状态估计值对各星历参数的偏导数；采用最小二乘法计算所述各星历参数修正值并对各星历参数进行修正；验证是否满足迭代收敛条件，如不满足则返回根据星历参数计算各历元低轨卫星状态估计值的步骤，如满足则输出本次迭代过程的精密化结果。一种辅助增强导航设备，其特征在于，包括如下单元：接收模块，用于接收低轨卫星广播的包含导航辅助增强电文信号的低轨卫星信号，所述低轨卫星信号还包括低轨卫星载波相位、低轨卫星测距码、低轨导航电文；其中，所述导航辅助增强电文信号由所述低轨卫星通过采用轨道精密化算法对原始PVT数据进行精密化，以获得精密化PVT数据；对所述精密化PVT数据和GNSS卫星导航电文进行处理生成，所述导航辅助增强电文信号包括当前电文对应的精确参考时间、精密化后的低轨卫星三轴位置和精本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辅助增强导航方法，包括以下步骤：接收GNSS卫星信号，并依据所述GNSS卫星信号对自身进行定位，得到低轨卫星自身的原始PVT数据；其中，所述GNSS卫星信号包括GNSS卫星导航电文，所述原始PVT数据包括原始位置、原始速度和原始时间；采用轨道精密化算法对所述原始PVT数据进行精密化，以获得精密化PVT数据；对所述精密化PVT数据和所述GNSS卫星导航电文进行处理，以生成导航辅助增强电文信号；广播包含所述导航辅助增强电文信号的低轨卫星信号，用于地面终端的导航。

【技术特征摘要】
1.一种辅助增强导航方法，包括以下步骤：接收GNSS卫星信号，并依据所述GNSS卫星信号对自身进行定位，得到低轨卫星自身的原始PVT数据；其中，所述GNSS卫星信号包括GNSS卫星导航电文，所述原始PVT数据包括原始位置、原始速度和原始时间；采用轨道精密化算法对所述原始PVT数据进行精密化，以获得精密化PVT数据；对所述精密化PVT数据和所述GNSS卫星导航电文进行处理，以生成导航辅助增强电文信号；广播包含所述导航辅助增强电文信号的低轨卫星信号，用于地面终端的导航。2.如权利要求1所述的辅助增强导航方法，其特征在于，所述采用轨道精密化算法对所述原始PVT数据进行精密化，以获得精密化PVT数据的步骤具体包括：预设初始化历元数，并将当前历元数与所述初始化历元数比较；若所述当前历元数小于初始化历元数，则不对当前历元的PVT数据进行精密化处理；若所述当前历元数大于初始化历元数，则根据所述初始化历元数对应的原始低轨卫星状态观测值，与按照给定星历模型确定的低轨卫星轨道对应的过去所述初始化历元数对应的低轨卫星状态的估计值，建立线性化方程；采用最小二乘迭代法求解该线性化方程，重复迭代过程直到满足迭代收敛条件。3.如权利要求2所述的辅助增强导航方法，其特征在于，所述采用最小二乘迭代法求解该线性化方程的过程，重复迭代过程直到满足迭代收敛条件的步骤具体包括：求迭代初始值；根据星历参数计算各历元低轨卫星状态估计值；计算所述各历元低轨卫星状态估计值对各星历参数的偏导数；采用最小二乘法计算所述各星历参数修正值并对各星历参数进行修正；验证是否满足迭代收敛条件，如不满足则返回根据星历参数计算各历元低轨卫星状态估计值的步骤，如满足则输出本次迭代过程的精密化结果。4.如权利要求1所述的辅助增强导航方法，其特征在于，所述导航辅助增强电文信号包括当前电文对应的精确参考时间、精密化后的低轨卫星三轴位置和精密化后的低轨卫星三轴速度。5.一种辅助增强导航方法，包括以下步骤：接收低轨卫星广播的包含导航辅助增强电文信号的低轨卫星信号，所述低轨卫星信号还包括低轨卫星载波相位、低轨卫星测距码、低轨导航电文；其中，所述导航辅助增强电文信号由所述低轨卫星通过采用轨道精密化算法对原始PVT数据进行精密化，以获得精密化PVT数据；对所述精密化PVT数据和GNSS卫星导航电文进行处理生成，所述导航辅助增强电文信号包括当前电文对应的精确参考时间、精密化后的低轨卫星三轴位置和精密化后的低轨卫星三轴速度；根据所述低轨卫星载波相位、低轨卫星测距码和低轨导航电文和所述导航辅助增强电文信号，完成终端粗略初始位置的确定；根据所述终端粗略初始位置和从所述低轨卫星接收到的GNSS卫星信息，计算各颗GNSS卫星信号的频率和码相位捕获范围信息，完成导航定位。6.如权利要求5所述的辅助增强导航方法，其特征在于，所述根据所述低轨卫星载波相位、低轨卫星测距码和低轨导航电文和所述导航辅助增强电文信号，完成终端粗略初始位置的确定的步骤具体包括：记录过去Nd(Nd≥4)个历元的低轨卫星信号多普勒频率计数值并转换成低轨道卫星到用户距离的变化率信息；对每个历元的所述变化率列出方程并进行泰勒展开，完成线性化并获得线性化方程；将各历元的线性化方程合成方程组；以及采用最小二乘法求解所述方程组，得到所述终端粗略初始位置。7.如权利要求6所述的辅助增强导航方法，其特征在于，所述根据所述终端粗略初始位置和从所述低轨卫星接收到的GNSS卫星信息，计算各颗GNSS卫星信号的频率和码相位捕获范围信息，完成导航定位的步骤具体包括：根据导航辅助增强电文中的各颗GNSS卫星电文推出当前历元各颗GNSS卫星的位置、速度；根据所述终端粗略初始位置以及各GNSS卫星位置、速度估算各GNSS卫星信号的多普勒频移，缩小捕获GNSS卫星时所需搜索的频率范围；根据导航辅助增强电文中的精确时间信息、自身粗略初始位置速度以及各颗GNSS卫星位置速度估算各GNSS卫星信号的码相...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，王梦璐，黄振，匡麟玲，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11