一种北斗授时方法及卫星导航接收的制造方法
【专利摘要】一种北斗授时方法及卫星导航接收机；所述方法包括：产生采样脉冲；利用采样脉冲采集所接收的卫星信号中的观测信息；所述观测信息包括卫星信号发射时刻、多普勒频移、载波相位；利用所述卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解算方程组；在所述接收机位置解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟差；利用所述观测信息中的多普勒频移构成接收机速度解算方程组，在所述接收机速度解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟漂；根据所述钟差和钟漂调节所述采样脉冲的相位和频率，使采样脉冲与标准时间同步。本发明能够提高卫星导航定位系统的授时精度，拓宽授时范围。
【专利说明】一种北斗授时方法及卫星导航接收机
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星导航领域，尤其涉及一种北斗授时方法及卫星导航接收机。
【背景技术】
[0002] 高精度时间基准已经成为通信、电力、广播电视、安防监控、工业控制等领域的基 础保障平台之一。卫星导航定位系统可提供高精度、全天候的定位和授时服务。授时性能 优异；高精度、低成本、安全可靠、覆盖范围广。精确授时不仅在相对论研究、地球动力学研 究等基础研究领域有重要的作用，而且在航空航天、深空通讯、信息高速公路、导航通信、电 力传输等国防和国民经济建设中也有广泛的应用。卫星导航接收机采用授时算法能够使得 接收机的时间与标准时间同步。
[0003] 但是目前有些区域接收卫星信号的情况并不好，会导致定位系统的D0P(Dilution of Precision，精度因子）值比较差，而影响授时精度。甚至当只接收3颗卫星时，可能会导 致不能进行定位而不能完成授时。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是如何提高卫星导航定位系统的授时精度，拓宽授时范 围。
[0005] 为了解决上述问题，本发明提供了一种北斗授时方法，包括：
[0006] 产生采样脉冲；
[0007] 利用采样脉冲采集所接收的卫星信号中的观测信息；所述观测信息包括卫星信号 发射时刻、多普勒频移、载波相位；
[0008] 利用所述卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解算方程 组；在所述接收机位置解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟差；
[0009] 利用所述观测信息中的多普勒频移构成接收机速度解算方程组，在所述接收机速 度解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟漂；
[0010] 根据所述钟差和钟漂调节所述采样脉冲的相位和频率，使采样脉冲与标准时间同 止 /J/ 〇
[0011] 可选地，所述利用卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解 算方程组的步骤包括：
[0012] 利用卫星信号接收时刻减去卫星信号发射时刻，得到原始伪距；
[0013] 通过下式计算平滑后的伪距：
[0014] Ps;i = α X Pou+α-α) X (Ps，h+A P w)
[0015] 其中，P 是平滑后的伪距；α为平滑系数；P 是原始伪距；P 是前一次平 滑后的伪距；Λ p (^是伪距变化量；
[0016] 所述伪距变化量为：
【权利要求】
1. 一种北斗授时方法，包括： 产生采样脉冲； 利用采样脉冲采集所接收的卫星信号中的观测信息；所述观测信息包括卫星信号发射 时刻、多普勒频移、载波相位； 利用所述卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解算方程组；在 所述接收机位置解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟差； 利用所述观测信息中的多普勒频移构成接收机速度解算方程组，在所述接收机速度解 算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟漂； 根据所述钟差和钟漂调节所述采样脉冲的相位和频率，使采样脉冲与标准时间同步。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用卫星信号发射时刻和载波相位组 成的伪距，构成接收机位置解算方程组的步骤包括： 利用卫星信号接收时刻减去卫星信号发射时刻，得到原始伪距； 通过下式计算平滑后的伪距：
λ是所接收的卫星信号的波长；Φ i是本次采样得到的载波相位值；Φ η是前一次采 样得到的载波相位值；fIF是所接收的卫星信号的载波中频频率；i为接收机钟漂；X是采 样时刻锁存的载波相位计数值；f〇是所接收的卫星信号的载波射频频率； 利用平滑后的伪距，构成解算接收机位置的线性方程组如下：
P i为第i颗卫星的平滑后的伪距，i的取值从1到n，n为接收机所能连接的卫星的颗 数；(xu, yu, zu)为接收机的位置坐标；(Xi, yi, zj为第i颗卫星的位置坐标；tu为接收机钟 差A为接收机到第i颗卫星的距离；c表示光速；带'标示的表示该变量为系统估计值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，利用观测信息中的多普勒频移所构成的接 收机速度的解算方程组为如下的线性方程组：
fd是经过卫星钟漂修正的多普勒频移观测值；fTj是经过卫星钟漂修正的卫星发射信 号的射频频率；（丸,九)为接收机的速度；(vxj，vyj，vzj)为卫星速度乂为接收机的钟漂。 4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，解算得到接收机的钟差的步骤包括： 采用最小二乘法通过下式得到接收机的钟差：
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述接收机位置解算方程组中所添加的 高程方程为：
CGS2000_A = 6378137. e2 = CGS2000_F*(2-CGS2000_F) CGS2000_F = (1./298. 257222101) lat为接收机的纬度，在每次迭代过程中由接收机近似位置经过转换获得； alt为接收机的高度； 增加的Η中的一行为[ax ay az 0]; 在所述接收机速度解算方程组中所添加的高程方程为： dj = 0 增加的Η中的一行为[ax ay az 0]。
6. -种卫星导航接收机，其特征在于，包括： 脉冲生成模块，用于产生米样脉冲； 采集单元，用于利用所述采样脉冲采集所接收的卫星信号中的观测信息；所述观测信 息包括卫星信号发射时刻、多普勒频移、载波相位； 钟差解算单元，用于利用所述卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机 位置解算方程组；在所述接收机位置解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的 钟差； 钟漂解算单元，用于利用所述观测信息中的多普勒频移构成接收机速度解算方程组， 在所述接收机速度解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟漂； 调整单元，用于根据所述钟差和钟漂调节所述采样脉冲的相位和频率，使采样脉冲与 标准时间同步。
7. 如权利要求6所述的卫星导航接收机，其特征在于，所述钟差解算单元利用卫星信 号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解算方程组是指： 所述钟差解算单元利用卫星信号接收时刻减去卫星信号发射时刻，得到原始伪距；通 过下式计算平滑后的伪距： ps；i = α X ρ〇Α,?+(ι-α) x (ps,i-i+A p φ,ι) 其中，P Sii是平滑后的伪距；a为平滑系数；p ^是原始伪距；p 是前一次平滑后 的伪距；Δ p w是伪距变化量； 所述伪距变化量为： λ是所接收的卫星信号的波长；Φ i是本次采样得到的载波相位值；φ Η是前一次采 样得到的载波相位值；fIF是所接收的卫星信号的载波中频频率；（为接收机钟漂；X是采样 时刻锁存的载波相位计数值；f〇是所接收的卫星信号的载波射频频率；
利用平滑后的伪距，构成解算接收机位置的线性方程组如下：
P i为第i颗卫星的平滑后的伪距，i的取值从1到n，n为接收机所能连接的卫星的颗 数；(xu, yu, zu)为接收机的位置坐标；(Xi, yi, zj为第i颗卫星的位置坐标；tu为接收机钟 差A为接收机到第i颗卫星的距离；c表示光速；带'标示的表示该变量为系统估计值。
8.如权利要求7所述的卫星导航接收机，其特征在于，所述钟漂解算单元利用观测信 息中的多普勒频移所构成的接收机速度的解算方程组为如下的线性方程组：
fd是经过卫星钟漂修正的多普勒频移观测值；fTj是经过卫星钟漂修正的卫星发射信 号的射频频率；（Λ,Λ,之）为接收机的速度；(vxj，vyj，vzj)为卫星速度乂为接收机的钟漂。
9.如权利要求8所述的卫星导航接收机，其特征在于，所述钟差解算单元解算得到接 收机的钟差是指： 所述钟差解算单元采用最小二乘法通过下式得到接收机的钟差：
10.如权利要求4所述的卫星导航接收机，其特征在于，所述钟差解算单元在所述接收 机位置解算方程组中所添加的高程方程为： Δ p = ax Δ xu+ay Δ yu+az Δ zu 其中，
CGS2000_A = 6378137. e2 = CGS2000_F*(2-CGS2000_F) CGS2000_F = (1./298. 257222101) lat为接收机的纬度，在每次迭代过程中由接收机近似位置经过转换获得； alt为接收机的高度； 增加的Η中的一行为[ax ay az 0]; 所述钟漂解算单元在所述接收机速度解算方程组中所添加的高程方程为= 0
【文档编号】G04R20/02GK104049528SQ201410307499
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】不公告发明人 申请人:北京北斗星通导航技术股份有限公司