CN105652294B - 一种基于惯性辅助的失锁重捕方法 - Google Patents
一种基于惯性辅助的失锁重捕方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105652294B CN105652294B CN201510728998.1A CN201510728998A CN105652294B CN 105652294 B CN105652294 B CN 105652294B CN 201510728998 A CN201510728998 A CN 201510728998A CN 105652294 B CN105652294 B CN 105652294B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- satellite
- losing lock
- calculate
- pseudorange
- rtc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
本发明属于失锁重捕方法,具体涉及一种基于惯性辅助的失锁重捕方法。它包括:步骤一:失锁判断;步骤二:钟差和钟漂处理;步骤三:计算本地时RTC;步骤四:计算卫星位置;步骤五:计算卫星接收机与失锁卫星之间的伪距;步骤六:判断迭代条件;步骤七:计算信号传播时间;步骤八:计算对应Tran的码相位Ph1。本发明的效果是:本发明基于惯性辅助信息实现对失锁卫星的快速重捕,采用本发明方法,可以实现车载环境下失锁(500s)后快速(2s)内定位的指标,同时也可以实现高动态环境复杂轨迹下失锁(500s)后快速(2s)内定位的指标,大大提高了卫星接收机适应各项复杂环境的能力。
Description
技术领域
本发明属于失锁重捕方法,具体涉及一种基于惯性辅助的失锁重捕方法。
背景技术
近年来,随着BD2***的发展,我国在卫星接收机领域内开展了深入和广泛的研究,并取得了巨大的成就。尤其是在民用产品的低、中动态接收机技术已经相当成熟,被广泛应用到大地测量、车辆导航定位、船舶导航以及飞机进场等领域内。但是对于军事领域内普遍应用的高动态卫星接收机的研究,我国还处于起步阶段,在高动态领域,美国处于世界领先水平,同时美国有关高动态卫星接收机的产品和技术对我国采取封闭的政策,为了满足我国高技术战争的需求,研制高动态卫星接收机具有重要的现实意义。
高动态接收机研制的最大难题是如何解决在高动态环境下,对卫星信号的快速捕获和跟踪。由于高动态环境下的载体和卫星之间的高速运动使信号产生很大的多普勒频移,对信号捕获频域的搜索带宽提出了较高的要求,同时由于频域带宽的增加,使得频域搜索的点数也增加,这样就给快速捕获带来了困难。同时即使捕获到了卫星,由于多普勒频率变化很快,为了保持载波环路稳定锁定,就必须增大环路的带宽,但增大环路带宽的同时又会使环路引进过多的噪声,从而造成环路不能稳定跟踪。因此,如何解决高动态环境下对信号进行快速捕获和跟踪就是卫星接收机需要解决的关键技术。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷,提供一种基于惯性辅助的失锁重捕方法。
本发明是这样实现的:一种基于惯性辅助的失锁重捕方法,包括下述步骤:
步骤一:失锁判断
持续检查卫星通道标志位和卫星状态字,
若通道标志位为失锁状态,且状态字为有效状态,则执行步骤二;
若通道标志位为失锁状态,且状态字为无效状态,则结束本方法,执行与该状态匹配的卫星失锁重捕流程;
若通道标志位为未失锁状态,则重复执行本步骤,检查卫星状态,
步骤二:钟差和钟漂处理
对卫星接收机输出的钟差和钟漂进行数据处理,首先建立窗口宽带为12的滑动窗口,去掉窗口数据中钟差和钟漂数据的最大值和最小值,然后对剩余窗口的10个数据进行求平均处理,计算钟差平均值Dt和钟漂平均值DDt,其中
步骤三:计算本地时RTC
进入失锁重捕流程后,在50ms中断中提取失锁通道对应卫星的载波频率控制字carrFreq和码环频率控制字codeFreq,同时读取失锁通道对应的半码片寄存器codeChipIMU,按照周内秒计数器sow、0.1ms计数器msOfSec以及0.1ms模配置寄存器fracOfms,计算出本地时间RTC,其中
RTC=SOW+msOfSec*0.0001+fracOfms÷62000000,
其中时钟为62Mhz,对本地时RTC进行钟差补偿后为:
RTC2=RTC-Dt-DDt*0.2
步骤四:计算卫星位置
置失锁卫星伪距pseuR一个初始值,如果是高轨卫星,则置初始值为0.12s;如果为中轨道卫星,则置初始值为0.075s,然后计算卫星的概略发射时刻tranTime=RTC2-pseuR,计算出失锁卫星的位置(satX、satY、satZ);
步骤五:计算卫星接收机与失锁卫星之间的伪距
按照本地坐标为接收到的惯导坐标(InsX、InsY、InsZ)以及步骤四计算出来的失锁卫星的位置(satX、satY、satZ),计算对应的伪距tpPseuR,其中对计算出来的伪距进行地球自转修正,修正方式计算如下:
dt=tpPseuR/C_VOL
theta=OMEGAE*dt
x′=InsX*cos(theta)+InsY*sin(theta)
y′=InsY*cos(theta)-InsX*sin(theta)
参数说明tpPseuR为伪距、C_VOL为光速、OMEGAE地球自转角速率
计算修正后的伪距PseuFix,
步骤六:判断迭代条件
计算卫星概略伪距pseuR和修正后的伪距PseuFix差值pseuDt,
pseuDt=pseuFix-pseuR;
判断是否满足迭代条件,如果fabs(pseuDt)>10-6成立,则继续执行步骤四和步骤五;否则,将最后一次迭代后的伪距设置为pseuFinal;其中fabs表示是取绝对值;
步骤七:计算信号传播时间
用下述公式计算传播时间Tran:
Tran=RTC2-pseuFinal/光速
步骤八:计算对应Tran的码相位Ph1
首先取Tran部分0.001s模,计算方式为fmod(Tran,0.001),其中fmod表示取余数;
然后计算Ph1=fmod(Tran,0.001)/(0.001/20460),其中0.001为1ms,20460为1ms周期内BD半码片数量;
最后计算Ph2=(codeChipIMU-Sat_dtime/(0.001/20460)+20460*3)%20460;
其中codeChipIMU:失锁卫星所在通道的半码片计数;该数据由基带信息中直接取得
Sat_dtime:失锁卫星的钟差值;该数据由卫星的星历中得到。
如上所述的一种基于惯性辅助的失锁重捕方法,其中,还包括下述步骤:
步骤九:计算失锁后的码相位差值DeCode
DeCode=Ph1-Ph2
步骤十:将DeCode值作为捕获控制的相位初值进行捕获
如果捕获成功,则在位同步以后重复第三-第七步,计算出信号传输时间,然后通过传输时间对信号结构中1ms以上部分的帧、字等进行推算,同时读取FPGA中的码片计数,实现重定位功能;如果捕获失败,则重新执行步骤二,重新捕获。
本发明的效果是:本发明基于惯性辅助信息实现对失锁卫星的快速重捕,采用本发明方法,可以实现车载环境下失锁(500s)后快速(2s)内定位的指标,同时也可以实现高动态环境复杂轨迹下失锁(500s)后快速(2s)内定位的指标,大大提高了卫星接收机适应各项复杂环境的能力。
具体实施方式
一种基于惯性辅助的失锁重捕方法,包括下述步骤:
步骤一:失锁判断
持续检查卫星通道标志位和卫星状态字,
若通道标志位为失锁状态,且状态字为有效状态,则执行步骤二;
若通道标志位为失锁状态,且状态字为无效状态,则结束本方法,执行与该状态匹配的卫星失锁重捕流程;
若通道标志位为未失锁状态,则重复执行本步骤,检查卫星状态。
卫星接收机在正常定位过程中,如果受到桥梁、山洞以及类似遮挡物的遮挡而导致卫星信号失锁,则卫星上的程序会自动对通道置失锁标志,程序进入失锁重捕调度,根据惯导状态字判断接收到的惯性信息是否有效,如果有效,则进入惯性辅助失锁重捕流程,否则进入正常失锁重捕流程。
步骤二:钟差和钟漂处理
对卫星接收机输出的钟差和钟漂进行数据处理,首先建立窗口宽带为12的滑动窗口,去掉窗口数据中钟差和钟漂数据的最大值和最小值,然后对剩余窗口的10个数据进行求平均处理,计算钟差平均值Dt和钟漂平均值DDt,其中
步骤三:计算本地时RTC
进入失锁重捕流程后,在50ms中断中提取失锁通道对应卫星的载波频率控制字carrFreq和码环频率控制字codeFreq,同时读取失锁通道对应的半码片寄存器codeChipIMU,按照周内秒计数器sow、0.1ms计数器msOfSec以及0.1ms模配置寄存器fracOfms,计算出本地时间RTC,其中
RTC=SOW+msOfSec*0.0001+fracOfms÷62000000,
其中时钟为62Mhz,对本地时RTC进行钟差补偿后为:
RTC2=RTC-Dt-DDt*0.2
步骤四:计算卫星位置
置失锁卫星伪距pseuR一个初始值,如果是高轨卫星,则置初始值为0.12s;如果为中轨道卫星,则置初始值为0.075s,然后计算卫星的概略发射时刻tranTime=RTC2-pseuR。按照《北斗卫星导航***空间信号接口控制文件》2.0版(以下简称BD ICD文件)提供的卫星位置计算方法,输入卫星概略发射时刻tranTime以及卫星星历信息,计算出失锁卫星的位置(satX、satY、satZ);
步骤五:计算卫星接收机与失锁卫星之间的伪距
按照本地坐标为接收到的惯导坐标(InsX、InsY、InsZ)以及步骤四计算出来的失锁卫星的位置(satX、satY、satZ),计算对应的伪距tpPseuR,其中对计算出来的伪距进行地球自转修正,修正方式计算如下:
dt=tpPseuR/C_VOL
theta=OMEGAE*dt
x′=InsX*cos(theta)+InsY*sin(theta)
y′=InsY*cos(theta)-InsX*sin(theta)
参数说明tpPseuR为伪距、C_VOL为光速、OMEGAE地球自转角速率
计算修正后的伪距PseuFix,
步骤六:判断迭代条件
计算卫星概略伪距pseuR和修正后的伪距PseuFix差值pseuDt,
pseuDt=pseuFix-pseuR;
判断是否满足迭代条件,如果fabs(pseuDt)>10-6成立,则继续执行步骤四和步骤五;否则,将最后一次迭代后的伪距设置为pseuFinal;其中fabs表示是取绝对值;
步骤七:计算信号传播时间
用下述公式计算传播时间Tran:
Tran=RTC2-pseuFinal/光速
步骤八:计算对应Tran的码相位Ph1
首先取Tran部分0.001s模,计算方式为fmod(Tran,0.001),其中fmod表示取余数;
然后计算Ph1=fmod(Tran,0.001)/(0.001/20460),其中0.001为1ms,20460为1ms周期内BD半码片数量;
最后计算Ph2=(codeChipIMU-Sat_dtime/(0.001/20460)+20460*3)%20460;
其中codeChipIMU:失锁卫星所在通道的半码片计数;该数据由基带信息中直接取得
Sat_dtime:失锁卫星的钟差值;该数据由卫星的星历中得到。
步骤九:计算失锁后的码相位差值DeCode
DeCode=Ph1-Ph2
步骤十:将DeCode值作为捕获控制的相位初值进行捕获
如果捕获成功,则在位同步以后重复第三-第七步,计算出信号传输时间,然后通过传输时间对信号结构中1ms以上部分的帧、字等进行推算,同时读取FPGA中的码片计数,实现重定位功能;如果捕获失败,则重新执行步骤二,重新捕获。
Claims (2)
1.一种基于惯性辅助的失锁重捕方法,其特征在于,包括下述步骤:
步骤一:失锁判断
持续检查卫星通道标志位和卫星状态字,
若通道标志位为失锁状态,且状态字为有效状态,则执行步骤二;
若通道标志位为失锁状态,且状态字为无效状态,则结束本方法,执行与该状态匹配的卫星失锁重捕流程;
若通道标志位为未失锁状态,则重复执行本步骤,检查卫星状态,
步骤二:钟差和钟漂处理
对卫星接收机输出的钟差和钟漂进行数据处理,首先建立窗口宽度为12的滑动窗口,去掉窗口数据中钟差和钟漂数据的最大值和最小值,然后对剩余窗口的10个数据进行求平均处理,计算钟差平均值Dt和钟漂平均值DDt,其中
步骤三:计算本地时RTC
进入失锁重捕流程后,在50ms中断中提取失锁通道对应卫星的载波频率控制字carrFreq和码环频率控制字codeFreq,同时读取失锁通道对应的半码片寄存器codeChipIMU,按照周内秒计数器SOW、0.1ms计数器msOfSec以及0.1ms模配置寄存器fracOfms,计算出本地时RTC,其中
RTC=SOW+msOfSec*0.0001+fracOfms÷62000000,
其中时钟为62Mhz,对本地时RTC进行钟差补偿后为:
RTC2=RTC-Dt-DDt*0.2
步骤四:计算卫星位置
置失锁卫星概略伪距pseuR一个初始值,如果是高轨卫星,则置初始值为0.12s;如果为中轨道卫星,则置初始值为0.075s,然后计算卫星的概略发射时刻tranTime=RTC2-pseuR,计算出失锁卫星的位置(satX、satY、satZ);
步骤五:计算卫星接收机与失锁卫星之间的伪距
按照本地坐标为接收到的惯导坐标(InsX、InsY、InsZ)以及步骤四计算出来的失锁卫星的位置(satX、satY、satZ),计算对应的伪距tpPseuR,其中对计算出来的伪距进行地球自转修正,修正方式计算如下:
dt=tpPseuR/C_VOL
theta=OMEGAE*dt
x′=InsX*cos(theta)+InsY*sin(theta)
y′=InsY*cos(theta)-InsX*sin(theta)
其中C_VOL为光速、OMEGAE为地球自转角速率
计算修正后的伪距pseuFix,
步骤六:判断迭代条件
计算卫星概略伪距pseuR和修正后的伪距pseuFix差值pseuDt,
pseuDt=pseuFix-pseuR;
判断是否满足迭代条件,如果fabs(pseuDt)>10-6成立,则继续执行步骤四和步骤五;否则,将最后一次迭代后的伪距设置为pseuFinal;其中fabs表示是取绝对值;
步骤七:计算信号传播时间
用下述公式计算传播时间Tran:
Tran=RTC2-pseuFinal/光速
步骤八:计算对应Tran的码相位Ph1
首先取Tran部分0.001s模,计算方式为fmod(Tran,0.001),其中fmod表示取余数;
然后计算Ph1=fmod(Tran,0.001)/(0.001/20460),其中0.001为1ms,20460为1ms周期内BD半码片数量;
最后计算Ph2=(codeChipIMU-Sat_dtime/(0.001/20460)+20460*3)%20460;
其中codeChipIMU:失锁卫星所在通道的半码片计数;该数据由基带信息中直接取得
Sat_dtime:失锁卫星的钟差值;该数据由卫星的星历中得到。
2.如权利要求1所述的一种基于惯性辅助的失锁重捕方法,其特征在于:还包括下述步骤:
步骤九:计算失锁后的码相位差值DeCode
DeCode=Ph1-Ph2
步骤十:将DeCode值作为捕获控制的相位初值进行捕获
如果捕获成功,则在位同步以后重复第三-第七步,计算出信号传播时间,然后通过传播时间对信号结构中1ms以上部分的帧、字进行推算,同时读取FPGA中的码片计数,实现重定位功能;如果捕获失败,则重新执行步骤二,重新捕获。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510728998.1A CN105652294B (zh) | 2015-10-30 | 2015-10-30 | 一种基于惯性辅助的失锁重捕方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510728998.1A CN105652294B (zh) | 2015-10-30 | 2015-10-30 | 一种基于惯性辅助的失锁重捕方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105652294A CN105652294A (zh) | 2016-06-08 |
CN105652294B true CN105652294B (zh) | 2018-11-30 |
Family
ID=56482003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510728998.1A Active CN105652294B (zh) | 2015-10-30 | 2015-10-30 | 一种基于惯性辅助的失锁重捕方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105652294B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108209936A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-29 | 重庆大学 | 一种皮下植入式血糖仪的自适应校准算法 |
CN109541649B (zh) * | 2018-12-07 | 2022-11-25 | 上海航天测控通信研究所 | 卫星导航接收机失锁后快速重捕定位方法及装置 |
CN110568467B (zh) * | 2019-08-19 | 2021-07-13 | 北京自动化控制设备研究所 | 载波相位差分定位信息输出频率切换的设计方法 |
CN113075702B (zh) * | 2021-03-25 | 2023-04-25 | 杭州星辰大海科技有限公司 | 基于伪卫星技术的无人机防御高精度授时方法及*** |
CN113534205B (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-17 | 长沙海格北斗信息技术有限公司 | 卫星导航信号的异常判定方法、卫星导航方法及接收机 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101982940A (zh) * | 2010-11-12 | 2011-03-02 | 北京航天自动控制研究所 | 一种gps接收机帧同步方法 |
CN102331580A (zh) * | 2011-06-14 | 2012-01-25 | 航天恒星科技有限公司 | 一种高动态卫星导航接收机信号的快速重捕方法 |
CN104280746A (zh) * | 2013-07-04 | 2015-01-14 | 南京理工大学 | 一种惯性辅助gps的深组合半实物仿真*** |
CN104678419A (zh) * | 2015-03-25 | 2015-06-03 | 天津七六四通信导航技术有限公司 | 一种卫星导航接收机失锁重捕后快速定位方法 |
CN104793221A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-22 | 上海华测导航技术股份有限公司 | 卫星信号接收机中实现快速捕获失锁信号的方法 |
-
2015
- 2015-10-30 CN CN201510728998.1A patent/CN105652294B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101982940A (zh) * | 2010-11-12 | 2011-03-02 | 北京航天自动控制研究所 | 一种gps接收机帧同步方法 |
CN102331580A (zh) * | 2011-06-14 | 2012-01-25 | 航天恒星科技有限公司 | 一种高动态卫星导航接收机信号的快速重捕方法 |
CN104280746A (zh) * | 2013-07-04 | 2015-01-14 | 南京理工大学 | 一种惯性辅助gps的深组合半实物仿真*** |
CN104678419A (zh) * | 2015-03-25 | 2015-06-03 | 天津七六四通信导航技术有限公司 | 一种卫星导航接收机失锁重捕后快速定位方法 |
CN104793221A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-22 | 上海华测导航技术股份有限公司 | 卫星信号接收机中实现快速捕获失锁信号的方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
失锁重捕情况下的GPS接收机快速帧同步方法;施行 等;《测控技术》;20121231;第31卷(第4期);125-129 * |
超紧组合导航***SINS辅助GPS快速捕获技术研究;姚懿玲 等;《现代导航》;20140228(第1期);1-6 * |
高动态环境IMU辅助GPS捕获技术;单童 等;《信息与控制》;20141231;第43卷(第1期);43-48 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105652294A (zh) | 2016-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105652294B (zh) | 一种基于惯性辅助的失锁重捕方法 | |
US11566901B2 (en) | Integrated navigation method for mobile vehicle | |
CN104124528B (zh) | 一种惯性/gnss/卫星信标组合式动中通天线稳定跟踪方法 | |
Li et al. | Smartphone-based integrated PDR/GPS/Bluetooth pedestrian location | |
CN104678419B (zh) | 一种卫星导航接收机失锁重捕后快速定位方法 | |
CN106707322B (zh) | 基于rtk/sins的高动态定位定姿***及方法 | |
CN104614740B (zh) | 一种导航信号数据导频联合跟踪方法及装置 | |
US11187808B2 (en) | Methods and systems for performing global navigation satellite system (GNSS) orbit and clock augmentation and position determination | |
CN105954783B (zh) | 一种改进gnss/ins实时紧组合导航实时性能的方法 | |
CN102662188A (zh) | 一种移动卫星通信天线的初始化方法 | |
CN103995272A (zh) | 一种新型惯性辅助gps接收机实现方法 | |
CN206074000U (zh) | 一种基于重力辅助的水下潜器惯性导航*** | |
KR101715799B1 (ko) | 신호 복조 방법, 장치, 프로그램 및 기록매체 | |
CN105929419B (zh) | 一种基于bp人工神经网络的gps载波跟踪方法 | |
CN205384029U (zh) | 采用固定区间crts平滑的ins/uwb紧组合导航*** | |
CN103260239B (zh) | 一种基于wifi的移动设备定位方法 | |
CN105093242B (zh) | 一种卫星接收机失锁后快速捕获和定位方法 | |
CN114216459B (zh) | Elm辅助的gnss/ins组合导航无人靶车定位方法 | |
Weill | A high performance code and carrier tracking architecture for ground-based mobile GNSS receivers | |
CN105572702A (zh) | 一种滑动窗口环路跟踪方法及装置 | |
CN104215968A (zh) | 一种云层对敏捷光学卫星的遮挡时间窗口的计算方法 | |
CN103323863A (zh) | Gnss信号自适应快速牵引方法 | |
CN104237912A (zh) | 导航比特同步方法及检查导航比特同步的方法 | |
CN105652299B (zh) | 一种基于最大相关信号能量的卫星导航定位方法 | |
CN115014321A (zh) | 一种基于自适应鲁棒滤波的仿生偏振多源融合定向方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |