一种用于GLONASS接收机高精度快速定位的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于GLONASS接收机高精度快速定位的方法，包括：根据上次关机前存储的星历信息和当前开机时刻，计算出当前哪些卫星可用于定位，判断是否满足热启动条件；根据对应存储的多普勒和码相位信息快速完成捕获、跟踪子码同步测得码相位并进入子帧同步状态；根据子码同步获取的码相位及存储的导航电文构筑卫星信号发射时刻方程；根据卫星轨道高度，构筑信号传输时间方程；通过卫星信号发射时刻方程和信号传输时间方程求解卫星信号发射时刻；根据计算的卫星信号发射时刻及存储的星历信息，利用卫星轨道长期动态模型，运用四阶龙格库塔法得到对应当前发射时刻卫星的位置和速度，进而进行热启动定位解算。该方法可快速提升定位精度。快速提升定位精度。快速提升定位精度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于GLONASS接收机高精度快速定位的方法


[0001]本专利技术属于导航
，尤其涉及一种用于GLONASS接收机高精度快速定位的方法。

技术介绍

[0002]GLONASS接收机工作原理是通过捕获跟踪得到卫星码相位及多普勒等基本距离测量信息，再通过解析导航bit得到卫星的星历信息，进而解算得到接收机具体位置。传统意义上GLONASS热启动首次定位时长TTFF时间大约9秒到32秒，主要时间花费在卫星信号捕获跟踪和电文解析。为了减少热启动TTFF时长，目前采用的解决方法是利用接收机关机前的位置，关机前保存星历和本地实时时钟，推算卫星发射时刻。利用关机前保存的星历基于传统的四阶龙格库塔法推算发射时间的卫星位置和速度信息，进而得到接收机的位置及速度信息。上述方法对GLONASS接收机局限性大，要求距离上次断电时长2小时之内，并且基于传统的卫星轨道微分方程，用四阶龙格库塔法推算卫星轨道信息，其在星历参考时间前后15分钟内有效精度达0.77米，随着时间的加长卫星位置和速度误差再进一步增大，且一般热启动定义为2小时内，若用此法其定位精度在百米之外，且算法失败率高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于GLONASS接收机高精度快速定位的方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种用于北斗接收机热启动快速定位的方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：GLONASS接收机计算当前开机时刻，并根据上次关机前存储的星历信息和当前开机时刻，计算出当前哪些卫星可用于定位，判断是否满足热启动条件；
[0007]步骤2：接收机根据上次断电前存储的卫星多普勒和码相位信息，计算出缩小了的信号捕获三维收缩范围，快速完成捕获、跟踪子码同步测得码相位信息并进入子帧同步状态；
[0008]步骤3：接收机根据子码同步获取的码相位信息及存储的导航电文构筑卫星信号发射时刻方程；
[0009]步骤4：根据GLONASS卫星轨道高度，构筑信号传输时间方程；通过卫星信号发射时刻方程和信号传输时间方程求解卫星信号发射时刻；
[0010]步骤5：根据计算的卫星信号发射时刻及存储的星历信息，利用卫星轨道长期动态模型，运用四阶龙格库塔法得到对应当前发射时刻卫星的位置和速度，进而进行热启动定位解算，得到高精度的热启动定位结果。
[0011]所述步骤1的具体方法为：
[0012]GLONASS接收机根据上电时刻读取的时钟信息和上次断电前保存的时钟信息，计算出当前上电时刻对应的GLONASS时间信息t
u
,同时判断t
u
与保存的卫星星历参考时间t
b
是
[0037]其中，r表示卫星与地球中心的几何距离；
[0038]a
e
表示PZ-90基准椭球体的长半径；
[0039]表示地球扁率的二阶带谐系数；
[0040]ω
E
表示地球自转角速度；
[0041]GM表示地球引力与地球质量的乘积；
[0042](x，y，z)表示卫星位置；
[0043](V
x
，V
y
，V
z
)表示卫星速度；
[0044](x
″
，y
″
，z
″
)表示由太阳和月球引力所引起的加速度值；
[0045]t
b
表示星历数据参考时刻；t表示卫星信号的发射时刻t
(s)
；
[0046](a
x
，a
y
，a
z
)表示计算卫星位置的附加加速度，其中(a
xi
，a
yi
，a
zi
)表示四次多项式系数。
[0047]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0048]与现有技术相比，本专利技术提出的高精度快速定位的方法，最大程度上减少接收机解算时间的同时，还能更加准确地获取卫星的轨道信息，并在节省CPU运算资源的基础上最大限度的延长热启动的周期时长。本专利技术通过计算上电时刻的时间信息和存储的卫星导航电文和原始观测信息，能够使接收机快速并准确的完成捕获，并跟踪获取对应卫星的码测距信息，有效地减少了捕获跟踪卫星信号损耗的时间。进一步根据存储的导航电文及原始观测量信息，推算出准确地卫星发射时间，不用等待子帧同步完成后再获取发射时间，仅仅通过卫星信号发射时刻方程和信号传输时间方程即可得到卫星信号发射时刻，简单易实现；同时依据GLONASS卫星轨道长期动态模型,将热启动有效时长从2小时扩展至4小时，并将卫星位置精度提升至0.25-1米之内。与传统技术相比大幅度缩减了热启动的TTFF时间，并提高了卫星的位置精度。不需要使用接收机关机前的位置，相较于现有方法要求接收机实际位置相比关机前位置误差在15km以内的限制条件，本方法的适应性更强。
附图说明
[0049]图1为本专利技术的方法流程图。
具体实施方式
[0050]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0051]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品
或设备固有的其它步骤或单元。
[0052]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0053]参见图1，本专利技术一种用于GLONASS接收机高精度快速定位的方法，包括以下步骤：
[0054]步骤1：GLONASS接收机计算当前开机时刻t
u
，并根据上次关机前存储的星历等信息和当前开机时刻，计算出当前哪些卫星可用于定位，判断是否满足热启动条件；
[0055]步骤2：接收机根据上次断电前存储的卫星多普勒和码相位等信息，计算出缩小了的信号捕获三维收缩范围，快速完成捕获、跟踪子码同步测得码相位信息并进入子帧同步状态。
[0056]步骤3：接收机根据bit同步测得的码相位信息及存储的导航电文构筑卫星信号发射时刻方程；
[0057]步骤4：根据GLONASS卫星轨道高度，构筑信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于GLONASS接收机高精度快速定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：GLONASS接收机计算当前开机时刻，并根据上次关机前存储的星历信息和当前开机时刻，计算出当前哪些卫星可用于定位，判断是否满足热启动条件；步骤2：接收机根据上次断电前存储的卫星多普勒和码相位信息，计算出缩小了的信号捕获三维收缩范围，快速完成捕获、跟踪子码同步测得码相位信息并进入子帧同步状态；步骤3：接收机根据子码同步获取的码相位信息及存储的导航电文构筑卫星信号发射时刻方程；步骤4：根据GLONASS卫星轨道高度，构筑信号传输时间方程；通过卫星信号发射时刻方程和信号传输时间方程求解卫星信号发射时刻；步骤5：根据计算的卫星信号发射时刻及存储的星历信息，利用卫星轨道长期动态模型，运用四阶龙格库塔法得到对应当前发射时刻卫星的位置和速度，进而进行热启动定位解算，得到高精度的热启动定位结果。2.根据权利要求1所述的用于GLONASS接收机高精度快速定位的方法，其特征在于，所述步骤1的具体方法为：GLONASS接收机根据上电时刻读取的时钟信息和上次断电前保存的时钟信息，计算出当前上电时刻对应的GLONASS时间信息t
u
,同时判断t
u
与保存的卫星星历参考时间t
b
是否在4小时之内，并统计满足条件的卫星数目是否大于等于4颗，若满足则执行步骤2，否则热启动流程失败。3.根据权利要求1所述的用于GLONASS接收机高精度快速定位的方法，其特征在于，所述步骤3中的GLONASS卫星信号发射时刻方程为：t
(s)
＝TOW*2+t
ca
其中：t
(s)
为卫星信号发射时刻，TOW为每一子帧以秒为单位的周内时对应导航电文的下一帧起始沿；t
ca
表示码相位信息在当前子帧导航电文中的位置，其对应的方程为其中，b为当前子帧内导航电文子码的数目；c表示对应子帧的C/A码整周数目，C/A码的周期为1毫秒；CP为码相位的测量值。4.根据权利要求1所述的用于GLONASS接收机高精度快速定位的方法，其特征在于，所述步骤4中的卫星信号传输时间方程为：t
tran
＝t
u-t
(s)
；其中，h表示GLONASS卫星轨道高度，对应的值为19100km；c
vel
表示光速。卫星平均传输时间计算方法为：根据传输时间方程估计出当前对应时刻的发射时间t
(s)
′
，利用卫星轨道长期动态模型，运用四阶龙格库塔法计算出对应的卫星位置[x
(n)
′
，y
(n)
′
，z
(n)
′
]；再根据断电时刻存储的本地接收机位置[x
u
，y
u
，z

【专利技术属性】
技术研发人员：朱盈娜，邢逢峰，汤加跃，
申请(专利权)人：西安开阳微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：