一種提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間的pps準(zhǔn)確度的方法和接收的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間PPS準(zhǔn)確度的接收機和方法。該接收機至少包括一個計算模塊，用于接收衛(wèi)星信息，并處理衛(wèi)星信息中的衛(wèi)星的偽距信息、分類篩選參與定位的衛(wèi)星，根據(jù)確定用于定位的衛(wèi)星計算接收機的位置、速度，進而處理鐘差和鐘漂來獲得導(dǎo)航系統(tǒng)時間，從而輸出導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS。通過本發(fā)明實施例提供的接收機和方法處理鐘差、鐘漂而計算得到的導(dǎo)航系統(tǒng)時間更為準(zhǔn)確，從而提高了導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS的準(zhǔn)確度。
【專利說明】一種提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS準(zhǔn)確度的方法和接收機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS準(zhǔn)確度的 方法和接收機。

【背景技術(shù)】
[0002] 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BD Satellite Navigation System)是中國正在實施的自 主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其與美國的全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS)、俄羅斯的格羅納斯（Glonass)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、歐盟的伽利略（Galileo)衛(wèi)星 導(dǎo)航系統(tǒng)并稱為全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
[0003] 現(xiàn)有的接收機根據(jù)接收的衛(wèi)星信息可以計算出用戶的位置信息、速度信息以及較 為精確的時間信息，該精確的時間信息為計算得出的導(dǎo)航系統(tǒng)時間。通常，該高精度的導(dǎo)航 系統(tǒng)時間信息是通過脈沖輸出的秒脈沖（Pulse-Per-Second，PPS)，而PPS的精度也成為衡 量接收機性能的重要指標(biāo)之一。該指標(biāo)跟接收機對衛(wèi)星信號的跟蹤質(zhì)量、定位質(zhì)量密切相 關(guān)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例公開了一種提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間PPS準(zhǔn)確度的接收機和方法。
[0005] 本發(fā)明實施例提供一種提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間的秒脈沖PPS準(zhǔn)確度的接收機至少包 括：
[0006] 計算模塊，用于接收衛(wèi)星信息，并處理所述衛(wèi)星信息中的衛(wèi)星的偽距信息、甄別篩 選參與定位的衛(wèi)星，根據(jù)確定用于定位的衛(wèi)星計算接收機的位置、速度，進而處理鐘差和鐘 漂來獲得導(dǎo)航系統(tǒng)時間，從而輸出導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS。
[0007] 本發(fā)明實施例還提供一種提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS準(zhǔn)確度的方法，該方法至少包 括以下步驟：
[0008] 接收衛(wèi)星信息，并處理所述衛(wèi)星信息中衛(wèi)星的偽距信息；
[0009] 分類篩選參與定位的衛(wèi)星并根據(jù)確定的用于定位的衛(wèi)星計算接收機的位置、速 度；
[0010] 處理鐘差和鐘漂來獲得導(dǎo)航系統(tǒng)時間，從而輸出所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS。
[0011] 通過本發(fā)明實施例提供的接收機和方法處理鐘差、鐘漂而計算得到的導(dǎo)航系統(tǒng)時 間更為準(zhǔn)確，從而提高了導(dǎo)航系統(tǒng)時間PPS的準(zhǔn)確度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1所示為本發(fā)明一個實施例提供的提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間PPS準(zhǔn)確度的接收機100 的框圖；
[0013] 圖2所示為圖1中計算模塊106的一種示意框圖；
[0014] 圖3所示為圖2中計算模塊106工作流程圖300 ;
[0015] 圖4所示為圖3中所示步驟S340的一種可能的示例性處理流程圖400 ;
[0016] 圖5所示為圖4中所示步驟S410的一種可能的示例性處理流程圖500 ;
[0017] 圖6所示為圖4中所示步驟S420的一種可能的示例性處理流程圖600。

【具體實施方式】
[0018] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本 發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實 施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0019] 傳統(tǒng)實現(xiàn)PPS的精度與本地鐘差tu、接收機本地時鐘頻率漂移引起的本地時鐘頻 率f的誤差以及本地時鐘計數(shù)的誤差有關(guān)。換言之，要提高PPS的精度，則需要降低本地鐘 差t u、本地時鐘鐘漂tu.或本地時鐘計數(shù)誤差。本發(fā)明主要是從降低本地鐘差tu或本地時鐘 鐘漂tu的誤差來實現(xiàn)提高PPS的精度，對于有本地時鐘計數(shù)所引起的誤差不在本發(fā)明的范 圍內(nèi)。為簡便起見，后面將本地鐘差、本地鐘漂、本地時鐘頻率簡稱為鐘差、鐘漂、時鐘頻率。
[0020] 由于鐘差tu是指接收機本地時間與導(dǎo)航系統(tǒng)時間之間的差值，根據(jù)鐘差tu可以 對接收機本地時間修正后即可得到導(dǎo)航系統(tǒng)時間，該導(dǎo)航系統(tǒng)時間直接作為PPS輸出的依 據(jù)。鐘差t u的準(zhǔn)確度與衛(wèi)星的跟蹤質(zhì)量有關(guān)，傳統(tǒng)上，根據(jù)四顆或以上的衛(wèi)星的偽距來計 算鐘差tu，因此偽距誤差直接影響到鐘差t u的準(zhǔn)確度。此外，電離層和對流層誤差，接收機 本身的定位方法或策略也會使得定位結(jié)果存在誤差，這些因素均影響了 tu的準(zhǔn)確度。在定 位時刻，時鐘頻率

【權(quán)利要求】
1. 一種提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間的秒脈沖PPS準(zhǔn)確度的接收機，其特征在于，所述接收機至 少包括： 計算模塊，用于接收衛(wèi)星信息，并處理所述衛(wèi)星信息中的衛(wèi)星的偽距信息、分類篩選參 與定位的衛(wèi)星，根據(jù)確定的用于定位的衛(wèi)星計算接收機的位置、速度，進而處理鐘差和鐘漂 來獲得導(dǎo)航系統(tǒng)時間，從而輸出導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機，其特征在于，所述計算模塊包括： 偽距處理單元，用于對接收到的衛(wèi)星偽距信息進行平滑碼的處理，得到平滑碼處理后 的偽距的估計值：
其中，W為權(quán)重；k表示第k時刻：
.表示經(jīng)過載波平滑碼處理CSC平滑后的第j顆衛(wèi) 星的偽距；Λ 表示第j顆衛(wèi)星載波相位增加量； 篩選單元，用于對跟蹤捕獲到的衛(wèi)星進行甄別和篩選，并確定用于定位計算的衛(wèi)星； 計算單元，用于根據(jù)與確定的用于定位計算的衛(wèi)星對應(yīng)的衛(wèi)星偽距值，以及衛(wèi)星的頻 率信息計算所述接收機的位置、速度； PPS處理單元，用于計算鐘差、鐘漂，并根據(jù)計算得到的鐘漂、鐘差來獲得導(dǎo)航系統(tǒng)時 間，從而輸出導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機，其特征在于，所述接收機還包括： 天線，用于接收來自衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中多個衛(wèi)星的衛(wèi)星導(dǎo)航信號； 射頻處理單元，用于處理所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號，進而得到基帶處理模塊能夠處理的中頻 信號； 所述基帶處理模塊，用于為所述衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的衛(wèi)星分配資源，并對分配有資源的 衛(wèi)星進行跟蹤捕獲，以得到所述衛(wèi)星的衛(wèi)星信息，其中，所述衛(wèi)星信息至少包括偽距、坐標(biāo) 信息、速度信息和頻率信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機，其特征在于，所述PPS處理單元計算鐘差時，鐘差的 估算表達式為：
其中，P i (k)表示第k時刻，第i顆衛(wèi)星的偽距A (k)表示第k時刻，第i顆衛(wèi)星與接 收機間的實際距離；Iono為電離層延遲；Tropo為對流層延遲。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機，其特征在于，所述PPS處理單元計算鐘漂時，所述鐘 漂的表達式為：
其中，為衛(wèi)星到接收機的頻率；A為接收機真實測得的衛(wèi)星頻率為第j顆衛(wèi)星； N為參與計算的衛(wèi)星個數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機，其特征在于，所述PPS處理單元計算鐘漂時，還用于 對鐘漂濾波，鐘漂濾波后的估算表達式為：
其中，i表示第i時刻；為第i時刻的實時計算得到的鐘漂；Μ為滑動時間窗的長 度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機，其特征在于，所述PPS處理單元計算鐘差時，還用于 對鐘差濾波，鐘差濾波后的估算表達式為：
其中，ΛΤ為k-Ι時刻到k時刻的時間差，
為鐘漂的估計值，該值采用濾波后的鐘漂； k表示第k時刻；W為權(quán)重。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機，其特征在于，所述PPS處理單元輸出導(dǎo)航系統(tǒng)時間 的PPS時，還用于根據(jù)所確定的鐘漂、鐘差來計算導(dǎo)航系統(tǒng)時間的下一秒邊界對應(yīng)的時鐘 計數(shù)。
9. 一種提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS準(zhǔn)確度的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下 步驟： 接收衛(wèi)星信息，并處理所述衛(wèi)星信息中衛(wèi)星的偽距信息； 分類篩選參與定位的衛(wèi)星并根據(jù)確定的用于定位的衛(wèi)星計算接收機的位置、速度； 處理鐘差和鐘漂來獲得導(dǎo)航系統(tǒng)時間，從而輸出所述導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS準(zhǔn)確度的方法，其特征在于，所述 方法還包括： 對接收到的衛(wèi)星偽距信息進行平滑碼的處理，得到平滑碼處理后的偽距的估計值：
其中，W為權(quán)重；k表示第k時刻；
·表示經(jīng)過載波平滑碼處理CSC平滑后的第j顆衛(wèi) 星的偽距；Λ 表示第j顆衛(wèi)星載波相位增加量； 對跟蹤捕獲到的衛(wèi)星進行甄別和篩選，并確定用于定位計算的衛(wèi)星； 根據(jù)與確定的用于定位計算的衛(wèi)星對應(yīng)的衛(wèi)星偽距值，以及衛(wèi)星的頻率信息計算接收 機的位置、速度； 處理鐘差、鐘漂，并根據(jù)處理得到的鐘漂、鐘差來獲得導(dǎo)航系統(tǒng)時間，從而輸出導(dǎo)航系 統(tǒng)時間的PPS。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS準(zhǔn)確度的方法，其特征在于，所述 方法還包括： 接收來自衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中多個衛(wèi)星的衛(wèi)星導(dǎo)航信號； 處理所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號，進而得到中頻信號； 為所述衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的定位衛(wèi)星分配資源，并對分配有資源的定位衛(wèi)星進行跟蹤捕 獲，以得到所述定位衛(wèi)星的衛(wèi)星信息，其中，所述衛(wèi)星信息至少包括偽距、坐標(biāo)信息、速度信 息和頻率信息。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS準(zhǔn)確度的方法，其特征在于，計算 鐘差時，鐘差的估算表達式為：
其中，P i (k)表示第k時刻，第i顆衛(wèi)星的偽距A (k)表示第k時刻，第i顆衛(wèi)星與接 收機間的實際距離；Iono為電離層延遲；Tropo為對流層延遲。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS準(zhǔn)確度的方法，其特征在于，計算 鐘漂的表達式為：
其中，為衛(wèi)星到接收機的頻率；A為接收機真實測得的衛(wèi)星頻率為第j顆衛(wèi)星； N為參與計算的衛(wèi)星個數(shù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS準(zhǔn)確度的方法，其特征在于，計算 鐘漂時，還包括對鐘漂濾波，鐘漂濾波后的估算表達式為：
其中，i表示第i時刻
為第i時刻的實時計算得到的鐘漂；Μ為滑動時間窗的長 度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS準(zhǔn)確度的方法，其特征在于，計算 鐘差時，還包括對鐘差濾波，鐘差濾波后的估算表達式為：
其中，ΛΤ為k-Ι時刻到k時刻的時間差，
為鐘漂的估計值，該值可以采用濾波后的 鐘漂；k表示第k時刻；W為權(quán)重。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的提高導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS準(zhǔn)確度的方法，其特征在于，輸出 導(dǎo)航系統(tǒng)時間的PPS時，還包括根據(jù)所確定的鐘漂、鐘差來計算導(dǎo)航系統(tǒng)時間的下一秒邊 界對應(yīng)的時鐘計數(shù)。
【文檔編號】G01S19/23GK104297764SQ201310297717
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】茍娟, 鄒景華, 張衛(wèi)華 申請人:凹凸電子（武漢）有限公司