基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法，利用信道模拟器对伪码和载波相位引入时延一致的特点，采用信道模拟器对导航信号模拟源输出的静态信号添加匀加速场景，产生匀加速信号，并输入至被测GNSS接收机进行伪距和载波相位测量，并将测量结果减去信号源理论结果，通过分析伪距和载波相位测量残差随信号多普勒的变化特性来实现码载波硬件延迟差异的测量。解决了目前常规方法无法测量载波相位测量整周模糊度的问题，可运用在卫星导航系统中高精度GNSS接收机的研制和测试鉴定中。

Hardware delay difference measurement method of GNSS receiver code carrier based on channel simulator

【技术实现步骤摘要】
基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法
本专利技术GNSS接收机测试鉴定领域，具体的涉及一种基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法。
技术介绍
近年来随着各大全球卫星导航系统的迅速发展，相关军民领域的卫星导航产业正不断发展，尤其是高精度应用发展迅速：传统RTK及网络RTK技术目前应用已趋于熟；精密单点定位技术（PPP）不需要大规模的参考站支撑即可实现cm级的高精度定位，运行成本低，应用前景广阔，目前该技术在学术界得到了广泛的研究，另外随着低轨星座的建设，基于低轨星座的PPP技术有望根本性解决传统基于高轨卫星导航星座PPP初始化时间过长的问题，PPP技术广泛应用可期。在RTK/PPP等高精度应用中，需要同时使用高精度GNSS接收机输出的伪距和载波相位测量数据。在高精度GNSS接收机中，由于载波跟踪通道与伪码跟踪通道实现的差异，码硬件时延与载波硬件时延往往存在差异，码与载波硬件延迟还会引入测量时刻偏差，测量时刻偏差会引入与信号多普勒相关的误差，当信号动态较大时，码载波测量时刻偏差会导致伪距和载波相位引入不同的误差，进而影响RTK/PPP的定位性能。因此有必要对GNSS接收机的码载波硬件延迟差异进行测量校准，目前接收机码延迟测量目前已有成熟的方法，主要采用导航信号模拟源发送零伪距信号的方式进行标定，但载波相位测量由于存在整周模糊度，目前常规方法无法对载波相位时延进行测量。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法，能够解决目前常规方法无法对码载波硬件延迟差异进行测量的问题。根据本专利技术实施例的一种基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法，包括以下步骤：S1：采用导航信号模拟源和信道模拟器与被测GNSS接收机组成同源测试场景；S2：导航信号模拟源模拟生成静态导航信号，信号伪距设置为ρ0，载波相位初值为φ0；S3：信道模拟器对导航信号模拟源输出的静态导航信号添加匀加速场景并输出，其中加速度为a；S4：GNSS接收机对信道模拟器输出的匀加速导航信号进行伪距载波相位测量处理，得到伪距ρ(k)和载波相位测量序列φ(k)；S5：根据GNSS接收机测量得到的伪距ρ(k)和载波相位测量序列φ(k)计算GNSS接收机码载波硬件延迟差异dτρφ。根据本专利技术实施例的基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法，至少具有如下技术效果：本专利技术实施方式利用信道模拟器对伪码和载波相位引入时延一致的特点，采用信道模拟器对导航信号模拟源输出的静态信号添加匀加速场景，产生匀加速信号，并输入至被测GNSS接收机进行伪距和载波相位测量，并将测量结果减去信号源理论结果，通过分析伪距和载波相位测量残差随信号多普勒的变化特性来实现码载波硬件延迟差异的测量，可运用在卫星导航系统中高精度GNSS接收机的研制和测试鉴定中。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S1中导航信号模拟源、信道模拟器和被测GNSS接收机的频率基准皆由铷钟提供。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S2中ρ0与φ0可以设置为任意值。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S3中加速度a的值设置在被测GNSS接收机的可跟踪范围之内。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S3中，信道模拟器输出信号的伪距表达式为信道模拟器输出信号的载波相位的表达式为其中dτ1为信道模拟器的硬件延迟，dτ0为信号源的码硬件延迟，ρnsg为导航信号源输出信号的的初始伪码相位，φnsg为导航信号源输出信号的初始载波相位。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S4中的测量频度为1Hz。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S4中，GNSS接收机的伪距ρ(k)的表达式为GNSS接收机的载波相位测量序列φ(k)的表达式为其中k+t0代表第k次伪距和载波相位测量时刻对应的时间，ερ为伪距测量噪声，εφ为载波相位测量噪声，N为整周模糊度，dτρ为接收机伪码，dτφ为接收机载波硬件延迟，dτ1为信道模拟器的硬件延迟，dτ0为信号源的码硬件延迟，dφ0为信号源的载波相位硬件延迟。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S5的具体计算方法如下：S5a、将伪距和载波相位测量序列减去信号理论伪距值得到伪距测量残差Δρ(k)和载波相位测量残差Δφ(k)；S5b、将伪距测量残差Δρ(k)减去载波相位测量残差Δφ(k)，并进行线性拟合，公式为得到GNSS接收机码载波硬件延迟差异的测量值其中lρφ为线性拟合后的系数。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S5a中，将伪距和载波相位测量序列减去信号理论伪距值得到伪距和载波相位测量残差Δρ(k)和Δφ(k)时，GNSS接收机测量时刻与导航信号源时间可不对齐。根据本专利技术的一些实施例，所述步骤S5a和S5b中，Δρ(k)的表达式为Δφ(k)的表达式伪距残差减去载波相位残差得到的Δρφ满足下式：其中dτρφ=dτρ-dτφ为GNSS接收机码载波硬件延迟差异，Δε为固定常数项加上测量白噪声，ερ为伪距测量噪声，εφ为载波相位测量噪声，dτρ为接收机伪码，dτφ为接收机载波硬件延迟，dτ1为信道模拟器的硬件延迟，dτ0为信号源的码硬件延迟，dφ0为信号源的载波相位硬件延迟。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术实施例中GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法的测试原理框图；图2为本专利技术实施例中GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法的流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本专利技术中的具体含义。参考图2，一种基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法，包括以下步骤S1、参考图1，采用导航模拟源、信道模拟器、铷钟与被测GNSS接收机组成同源测试场景，铷钟给其他三个设备提供同源的10MHz频率基准；S2、导航信号模拟源模拟生成静态导航信号，信号伪距设置为ρ0，载波相位初值为φ0，ρ0与φ0可以为任意值，记导航信号模拟源伪码和载波硬件延迟分别为dτ0和dφ0，则其输出的信号伪距和载波相位为：S3、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：采用导航信号模拟源和信道模拟器与被测GNSS接收机组成同源测试场景；/nS2：导航信号模拟源模拟生成静态导航信号，信号伪距设置为

【技术特征摘要】
1.一种基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采用导航信号模拟源和信道模拟器与被测GNSS接收机组成同源测试场景；
S2：导航信号模拟源模拟生成静态导航信号，信号伪距设置为ρ0，载波相位初值为φ0；
S3：信道模拟器对导航信号模拟源输出的静态导航信号添加匀加速场景并输出，其中加速度为a；
S4：GNSS接收机对信道模拟器输出的匀加速导航信号进行伪距载波相位测量处理，得到伪距ρ(k)和载波相位测量序列φ(k)；
S5：根据GNSS接收机测量得到的伪距ρ(k)和载波相位测量序列φ(k)计算GNSS接收机码载波硬件延迟差异dτρφ。


2.根据权利要求1所述的基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法，其特征在于：所述步骤S1中导航信号模拟源、信道模拟器和被测GNSS接收机的频率基准皆由铷钟提供。


3.根据权利要求1所述的基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法，其特征在于：所述步骤S2中ρ0与φ0可以设置为任意值。


4.根据权利要求1所述的基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法，其特征在于：所述步骤S3中加速度a的值设置在被测GNSS接收机的可跟踪范围之内。


5.根据权利要求1所述的基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法，其特征在于：所述步骤S3中，信道模拟器输出信号的伪距表达式为



信道模拟器输出信号的载波相位的表达式为



其中dτ1为信道模拟器的硬件延迟，dτ0为信号源的码硬件延迟，ρnsg为导航信号源输出信号的的初始伪码相位，φnsg为导航信号源输出信号的初始载波相位。


6.根据权利要求1所述的基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件延迟差异测量方法，其特征在于：所述步骤S4中的测量频度为1Hz。


7.根据权利要求1所述的基于信道模拟器的GNSS接收机码载波硬件...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖志斌，李蓬蓬，龚航，李柏渝，倪少杰，郑宇，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43