本发明专利技术提供一种全球导航卫星系统GNSS接收机自行评估其所处环境的卫星信号遮挡状况的方法，包括以下步骤：接收机在完成卫星信号的捕获和跟踪之后，缓存当前测量时刻所有接收机正在跟踪的卫星的载噪比，缓存当前时刻卫星相对于接收机位置的预测信息（如仰角）；若接收机已经保存有卫星的预测信息以及卫星的载噪比信息，则接收机会对当前所支持的所有系统的卫星进行分类统计，并根据分类统计的结果对当前环境卫星信号遮挡的情况进行评估。通过这种方法，接收机可在进入导航运算环节之前对当前接收机所处环境的卫星信号状况做出较准确的评估，从而做出对导航运算算法的对应优化，得到与实际位置更接近的定位结果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星导航
，尤其涉及一种接收机评估所处环境的卫星信号遮挡状况的方法。
技术介绍
由美国设计的全球定位系统(GPS)是目前的全球导航卫星系统(GNSS)中最为成熟的系统，它提供的标准定位服务在水平和垂直方向上的单点定位误差分别为13米和22米，而目前市场上流通的低端用户接收机在自主模式下可以获得小于10米的定位精度。随着俄罗斯的GL0NASS系统、中国的北斗二代系统以及欧洲的Galileo系统逐步投入使用，天空中可见卫星数目增多，卫星星座变大，卫星的失效率也相对变低。可见，GNSS不仅可提供比GPS更好的定位精度，还具有更高的稳定性。在卫星定位系统完好且稳定运行的前提下，用户所获得的位置估计精度主要取决于用户可见卫星数量与几何分布、信号强度以及信号传播中的不确定性而引入的测量误差。以上三项因素都与用户所处的环境有着密不可分的关系。当用户处于天空开阔的环境中，可见卫星数量和卫星信号强度可达到最大，且信号传播中的不确定性会降至最低，故而可提供最好的定位精度。但是GNSS用户所处的环境不一定随时都是视野开阔的地带，如室内、城市内夹在众多高楼间的街道、高架下方以及密林中。在这些复杂环境下，卫星信号很容易受到障碍物的遮挡而无法到达接收机，使可见卫星数目下降，且到达接收机的卫星信号强度变低；同时障碍物也会反射卫星信号，使接收机能接收到从多个传播路径传播过来的同一卫星信号的现象(即多路径现象)频繁发生，从而使卫星测量值误差和用户定位误差增大。由此可见接收机在复杂环境下的定位精度会明显低于在视野开阔环境下的定位精度。如何提升接收机在复杂环境下的定位精度也因此成为接收机设计过程中的重要课题。由于GNSS接收机的实际应用环境经常发生变化，在动态应用中经常会出现在开阔环境和复杂环境间来回转换的情况(例如城市环境)，在各种环境下的定位误差也不尽相同，因此接收机需要一种灵活的机制来对当前时刻自身所处环境的卫星信号遮挡状况做出预先评估，从而在定位解算阶段采取针对该种卫星信号遮挡状况的优化措施，以保证得到准确的定位结果。因此，本领域的技术人员致力于开发一种全球导航卫星系统(GNSS)接收机对自身所处环境卫星遮挡状况实时评估的方法。
技术实现思路
为实现上述目的，本专利技术提供了一种具有卫星信号遮挡状况评估模块的GNSS接收机，其特征在于，GNSS接收机包括多模天线102、射频前端处理模块103、基带数字信号处理模块104、卫星信号遮挡状况评估模块105、预测模块106以及定位导航运算模块107 ;多模天线102接收来自多个卫星系统星座的卫星信号，并将所述卫星信号发送至射频前端处理模块103 ;射频前端处理模块103中将卫星信号转变为可由数字信号处理器直接处理的数字中频信号并传输给基带数字信号处理模块104 ;基带数字信号处理模块104对数字中频信号进行处理，得到所述卫星信号的测量值和导航电文，并将测量值和导航电文传输给定位导航运算模块107、卫星信号遮挡状况评估模块105和预测模块106 ;预测模块106产生实时的卫星在接收机视野中的相对位置预测信息并输送到卫星信号遮挡状况评估模块105 ;卫星信号遮挡状况评估模块105输出反映卫星信号遮挡状况的变量到定位导航运算模块107中参与定位导航解算。同时，本专利技术还提供了一种接收机评估所处环境的卫星信号遮挡状况的方法，包括以下几个步骤:步骤1:接收机获取接收机所处环境视野中卫星相对接收机位置的预测信息，以及当前时刻被接收机捕获的卫星信号的信号载噪比信息；步骤2:根据所获取到的当前时刻各卫星相对于接收机的位置以及信号载噪比信息，接收机对其所支持的全部具有预测信息的卫星依次进行查询，对各颗卫星的相对接收机位置的分布和信号状况进行分类统计；步骤3:根据步骤2统计得到的各类卫星数目，对接收机卫星信号遮挡状况进行判断。优选地，步骤I中所述预测信息为卫星相对于接收机的仰角。优选地，步骤2中将卫星分为以下几类:具有预测信息，且相对用户的仰角大于一定阈值的预测可用卫星；具有预测信息且相对用户的仰角大于一定阈值，而且信号载噪比大于0，即被接收机正常跟踪的卫星；具有预测信息且相对用户的仰角大于一定阈值，但信号载噪比等于0，即未被接收机跟踪的卫星；具有预测信息且相对用户的仰角大于一定阈值，而且信号载噪比大于一定阈值的正常信号卫星；具有预测信息且相对用户的仰角大于一定阈值，但信号载噪比小于一定阈值的弱信号卫星。优选地，步骤3统计得到的各类卫星数目，对接收机卫星信号遮挡状况进行判断的判断标准如下:(I)当预测可用卫星数目大于一定数值时，才启动卫星信号遮挡状况判断，否则认为当前时刻无法判断卫星信号遮挡状况。在本专利技术的一个较佳实施例中，仅在仰角大于阈值的卫星数目，即预测可用卫星数目大于一定数值时才进行卫星信号遮挡状况评估，否则认为无法评估卫星信号遮挡状况(2)当未被接收机跟踪的卫星数目大于一定数值，或弱信号卫星数目大于一定数值时，认为当前时刻卫星信号受到严重遮挡。在本专利技术的一个较佳实施例中，当仰角大于阈值但未跟踪到，即信号载噪比为O的卫星数目大于一定数值，或仰角大于阈值但信号载噪比小于载噪比阈值的卫星数目大于一定数值时，则接收机判断卫星信号受到严重遮挡。(3)当未被接收机跟踪的卫星数目和弱信号卫星的数目均小于一定数值时，认为当前时刻卫星信号受到轻度遮挡。完全开阔地环境一般被包含在这种情况内。在本专利技术的一个较佳实施例中，当仰角大于阈值但未跟踪到的卫星数目和仰角大于阈值但信号载噪比小于载噪比阈值的卫星数目均小于一定数值时，则接收机判断卫星信号仅受到轻度遮挡。(4)对于其它情况，认为卫星信号受到中等程度遮挡。优选地，仅在仰角大于阈值的卫星数目大于一定数值时才进行卫星信号遮挡状况评估，其中的一定数值大于接收机定位所需的卫星数目。优选地，仰角大于阈值但未跟踪到，即信号载噪比为O的卫星数目大于一定数值中的一定数值为预测可用卫星数目的一半。优选地，仰角大于阈值但信号载噪比小于载噪比阈值的卫星数目大于一定数值中的一定数值为跟踪到的卫星数目的一半。在完成卫星信号遮挡状况评估后，接收机会将反映卫星信号遮挡状况的信息输送到定位导航运算模块中参与定位导航解算。通过这种方法，接收机可在进入导航运算环节之前对当前接收机所处环境的卫星信号状况做出较准确的评估，从而做出对导航运算算法的对应优化，得到与实际位置更接近的定位结果。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以使本领域的技术人员充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。【附图说明】图1是本专利技术一个较佳实施例中的GNSS系统接收机的组成结构示意图。图2是本专利技术一个较佳实施例中的接收机对于已完成预测的卫星按照相对接收机位置和信号强弱进行分类统计的流程图。图3是本专利技术一个较佳实施例中的接收机得到各类卫星统计数目后对接收机所处环境卫星信号遮挡状况进行评估的流程图。【具体实施方式】以下结合实施例来具体说明本专利技术的较佳实施例。图1是本专利技术一个较佳实施例中的GNSS系统接收机的组成结构示意图，描述了一个具有卫星信号遮挡状况评估模块的全球导航卫星系统(GNSS)接收机的组成。GNSS接收机包括多模天线102、射频前端处理模块103、基带数字信号处理模本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种接收机，其特征在于，GNSS接收机包括多模天线（102）、射频前端处理模块（103）、基带数字信号处理模块（104）、卫星信号遮挡状况评估模块（105）、预测模块（106）以及定位导航运算模块（107）；多模天线（102）接收来自多个卫星系统星座的卫星信号，并将所述卫星信号发送至射频前端处理模块（103）；射频前端处理模块（103）中将卫星信号转变为可由数字信号处理器直接处理的数字中频信号并传输给基带数字信号处理模块（104）；基带数字信号处理模块（104）对数字中频信号进行处理，得到所述卫星信号的测量值和导航电文，并将测量值和导航电文传输给定位导航运算模块（107）、卫星信号遮挡状况评估模块（105）和预测模块（106）；预测模块（106）产生实时的卫星在接收机视野中的相对位置预测信息并输送到卫星信号遮挡状况评估模块（105）；卫星信号遮挡状况评估模块（105）输出反映卫星信号遮挡状况的变量到定位导航运算模块（107）中参与定位导航解算。
【技术特征摘要】
1.一种接收机，其特征在于，GNSS接收机包括多模天线(102)、射频前端处理模块(103)、基带数字信号处理模块(104)、卫星信号遮挡状况评估模块(105)、预测模块(106)以及定位导航运算模块(107);多模天线(102)接收来自多个卫星系统星座的卫星信号，并将所述卫星信号发送至射频前端处理模块(103);射频前端处理模块(103)中将卫星信号转变为可由数字信号处理器直接处理的数字中频信号并传输给基带数字信号处理模块(104);基带数字信号处理模块(104)对数字中频信号进行处理，得到所述卫星信号的测量值和导航电文，并将测量值和导航电文传输给定位导航运算模块(107)、卫星信号遮挡状况评估模块(105)和预测模块(106);预测模块(106)产生实时的卫星在接收机视野中的相对位置预测信息并输送到卫星信号遮挡状况评估模块(105);卫星信号遮挡状况评估模块(105)输出反映卫星信号遮挡状况的变量到定位导航运算模块(107)中参与定位导航解算。2.一种接收机评估所处环境的卫星信号遮挡状况的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:接收机获取接收机所处环境视野中卫星相对接收机位置的预测信息，以及当前时刻被接收机捕获的卫星信号的信号载噪比信息； 步骤2:根据所获取到的当前时刻各卫星相对于接收机的位置以及信号载噪比信息，接收机对其所支持的全部具有预测信息的卫星依次进行查询，对各颗卫星的相对接收机位置的分布和信号状况进行分类统计； 步骤3:根据步骤2统计得到的各类卫星数目，对接收机卫星信号遮挡状况进行判断。3.根据权利要求2所述的接收机评估所处环境的卫星信号遮挡状况的方法，其特征在于，步骤I中所述预测信息为卫星相对于接收机的仰角。4.根据权利要求2所述的接收机评估所处环境的卫星信号遮挡状况的方法，其特征在于，步骤2中对各颗卫星的相对接收机位置的分布和信号状况进行分类统计包括统计所有通道中相对接收机的仰角大于阈值的卫星数目。...
【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，何文涛，蔺晓龙，殷明，翟昆朋，胡晓峰，
申请(专利权)人：中国科学院嘉兴微电子与系统工程中心，
类型：发明
国别省市：
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