对全球定位系统接收机观测量进行预处理的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种对全球定位系统接收机观测量进行预处理的方法，该方法包括：在测量子时隙信号来临时接收机锁存和存储观测量；在解算时隙信号来临时接收机对锁存和存储的观测量进行滤波；接收机获得用以解算接收机位置的最终观测值。利用本发明专利技术，在整体计算量增加不大的基础上，能够有效提高定位精度，同时能够应对城市森林等复杂环境，大大减小出现定位错误点的几率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及全球卫星定位与导航
，例如GPS系统，特别是涉及一种对全 球定位系统接收机观测量进行预处理的方法。
技术介绍
全球卫星定位与导航系统，例如全球定位系统(GPS)，包括一组发送GPS信号的 一个卫星星座(又被称为Navstar卫星)，该GPS信号能被接收机用来确定该接收机的位 置。卫星轨道被安排在多个平面内，以便在地球上任何位置都能从至少四颗卫星接收该种 信号。更典型的情况是，在地球上绝大多数地方都能从六颗以上卫星接收该种信号。 每一颗GPS卫星所传送的GPS信号都是直接序列扩频信号。商业上使用的信号 与标准定位服务(SPS)有关，而且被称之为粗码(C/A码)的直接序列二相扩频信号，在 1575. 42MHz的载波下，具有每秒1. 023兆码片的速率。伪随机噪声(PN)序列长度是1023 个码片，对应于l毫秒的时间周期。每一颗卫星发射不同的PN码(Gold码)，使得信号能够 从几颗卫星同时发送，并由一接收机同时接收，相互间几乎无干扰。术语卫星星号和这 个PN码相关，可以用以标示不同的GPS卫星。 GPS的调制信号是导航电文(又被称为D码)和PN码的组合码。导航电文的速率 为每秒50比特。D码的基本单位是一个1500比特的主帧，主帧又分为5个300比特的子 帧。其中子帧一包含了标识码，星种数据龄期，卫星时钟修正参数信息。子帧二和子帧三包 含了实时的GPS卫星星历(印hemeris)，星历是当前导航定位信息的最主要内容。利用子帧 一至子帧三的信息即可以实现定位，完成定位的基本任务。子帧四和子帧五包含了 1-32颗 卫星的健康状况，UTC校准信息和电离层修正参数及l-32颗卫星的历书(almanac)。历书 是卫星星历参数的简化子集，用于预测相对于接收机的可见卫星及其多普勒频偏。历书每 12. 5分钟广播一次，寿命为一周，可延长至2个月。 GPS接收机的主要目标之一是确定PN码的发射时间。术语GPS到达时间指GPS 卫星PN码到达GPS接收机的时间。这是通过将本地产生的PN参考信号与接收的信号相比 并且滑动本地基准直至与接收信号在时间上对齐来完成的。通过称之为相关的相乘 和积分过程，将这两个信号相互比较。当两个信号在时间上是对齐时，输出的结果为最大。 包含在导航电文中的、与绝对时间信号相关联的周时间(TOW)数据使GPS接收机 能够精确地和可靠地确定本地UTC时间。TOW数据由所有的卫星按6秒钟的时间间隔传送。 GPS接收机可以使用绝对时间信号以准确地确定位置。一旦知道了位置所在，可以通过利用 接收机和卫星之间的，可计算的传播延迟来补偿接收机从卫星导航电文中得到的明确的时 间得到。 GPS接收机的定位精度是GPS接收机最核心也是用户最关心的的性能指标之一。 提高GPS接收机定位精度有很多方法，对GPS观测量进行预处理是一种计算量较小，较容易 实现的一种方法，因而吸引了很多研究。 GPS接收机经常遇到GPS信号缺失的情况，特别是在GPS接收机运动和遮挡物较多的情况下。 一个典型的场合是城市中行驶的车载GPS定位接收机。行驶的车辆经常遭遇各 种桥梁、建筑物、隧道等遮挡物的遮挡，使接收机无法接收到足够信噪比的GPS信号。当信 噪比低于一定限度时，会引起观测量精度的极度恶化，导致定位精度大大降低，甚至会出现 一些导航应用不能接受的定位错误点。 因此，如何对观测量进行优选，去除定位错误点是GPS接收机中一个重要的研究 方向。
技术实现思路
( — )要解决的技术问题 有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种，以提高定位精度，减小出现定位错误点的几率。 (二)技术方案 为达到上述目的，本专利技术提供了一种对全球定位系统接收机观测量进行预处理的 方法，该方法包括 在测量子时隙信号(SubTic)来临时接收机锁存和存储观测量； 在解算时隙信号(Tie)来临时接收机对锁存和存储的观测量进行滤波； 接收机获得用以解算接收机位置的最终观测值。 上述方案中，所述测量子时隙信号SubTic是比解算时隙信号Tic频率更高的时隙 信号，解算时隙信号Tic是由测量子时隙信号SubTic分频获得的，二者是同步信号。 上述方案中，对于相邻的两个解算时隙信号Tic而言，二者之间测量子时隙信号 SubTic数量可变，二者之间测量子时隙信号SubTic的数量与功耗成反比，与定位精度成正 比，且二者之间测量子时隙信号SubTic的数量上限由测量到输出最终定位结果所有操作 所消耗的时间决定。 上述方案中，所述观测量是指测量GPS PN码获得的伪码观测量和测量GPS载波获得的载波相位观测量，该GPS载波包括LI波段、L2波段以及未来的L5波段。 上述方案中，所述观测量由若干个观测量组成，至少包括由码相位观测量、半码片观测量、毫秒观测量、比特观测量和秒观测量进行组合而获得的伪码观测量；以及使用载波周数和载波相位组合而获得的载波相位观测量。 上述方案中，所述锁存观测量是保证所有观测量寄存器的值都具有相同的时间基 准，且该相同时间基准为解算时隙信号Tic的时刻。 上述方案中，所述存储观测量是将各个测量寄存器中的观测量存储到接收机的内 存中，以在解算时隙信号Tic来临时对每个测量子时隙信号SubTic测量的观测量进行滤 波。 上述方案中，所述对锁存和存储的观测量进行滤波包括对锁存和存储的观测量进 行校验及滤波降噪两个部分。 上述方案中，所述对观测量进行校验，包括以下步骤 估计在每个测量子时隙信号SubTic的时刻每颗卫星信号的信噪比，如果在某个 测量子时隙信号SubTic的时刻，某颗卫星信号的信噪比低于预设的信噪比阈值，则抛弃该 卫星的所有观测量；以及 计算在每个测量子时隙信号SubTic的时刻所有卫星测量值最大值与最小值之间 的差值，判断该差值是否超过预设的观测量差值的阈值，如果该差值超过预设的观测量差 值的阈值，则抛弃该测量子时隙信号SubTic时刻所有卫星的测量值。 上述方案中，所述对观测量进行滤波降噪采用平均滤波方法，或采用加权梳状滤 波方法，或采用对原始观测量进行一阶拟合外推方法。 (三)有益效果 从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果 1、利用本专利技术，由于在每个测量SubTic来临时都锁存观测量，所以解算时隙来临 时获得参考量数目比传统方法多，对这些观测量进行进一步滤波后能提高观测量的精度， 进而提高定位精度。 2、利用本专利技术，由于可以利用多个SubTic锁存的观测量进行互相校验，所以提高 观测量的正确性，从而减少定位错误点的几率，对城市复杂环境等遮挡频繁的情况尤为有 效。 3、利用本专利技术，由于每个SubTic只需要锁存各个观测量而不需要进行解算，所以 比较传统算法增加的计算量和功耗都很小。附图说明 图1是典型的全球定位系统接收机实现解算定位的示意图； 图2是典型的GPS接收机定位的方法流程图； 图3是一个经典的GPS接收机对观测量的处理过程示意图； 图4是本专利技术提供的流程图； 图5是本专利技术一个较优实施例测量至解算的方法流程图； 图6是本专利技术一个较优实施例的观测、滤波和解算的时序关系图； 图7是本专利技术一个较优实施例对观测量滤波的方法流程图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对全球定位系统接收机观测量进行预处理的方法，其特征在于，该方法包括：在测量子时隙信号ＳｕｂＴｉｃ来临时接收机锁存和存储观测量；在解算时隙信号Ｔｉｃ来临时接收机对锁存和存储的观测量进行滤波；接收机获得用以解算接收机位置的最终观测值。

【技术特征摘要】
一种对全球定位系统接收机观测量进行预处理的方法，其特征在于，该方法包括在测量子时隙信号SubTic来临时接收机锁存和存储观测量；在解算时隙信号Tic来临时接收机对锁存和存储的观测量进行滤波；接收机获得用以解算接收机位置的最终观测值。2. 根据权利要求1所述的对全球定位系统接收机观测量进行预处理的方法，其特征在 于，所述测量子时隙信号SubTic是比解算时隙信号Tic频率更高的时隙信号，解算时隙信 号Tic是由测量子时隙信号SubTic分频获得的，二者是同步信号。3. 根据权利要求2所述的对全球定位系统接收机观测量进行预处理的方法，其特征在 于，对于相邻的两个解算时隙信号Tic而言，二者之间测量子时隙信号SubTic数量可变，二 者之间测量子时隙信号SubTic的数量与功耗成反比，与定位精度成正比，且二者之间测量 子时隙信号SubTic的数量上限由测量到输出最终定位结果所有操作所消耗的时间决定。4. 根据权利要求1所述的对全球定位系统接收机观测量进行预处理的方法，其特征在 于，所述观测量是指测量GPS PN码获得的伪码观测量和测量GPS载波获得的载波相位观测 量，该GPS载波包括LI波段、L2波段以及未来的L5波段。5. 根据权利要求4所述的对全球定位系统接收机观测量进行预处理的方法，其特征在 于，所述观测量由若干个观测量组成，至少包括由码相位观测量、半码片观测量、毫秒观测量、比特观测量和秒观测量进行组合而获得 的伪码观测量；以及使用载波周数和载波相位组合而获得的载波相位观测量。6. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑睿，陈杰，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]