[发明专利]使用宽巷组合的无线电导航信号处理

说明书

技术领域

本发明涉及无线电导航系统或卫星定位领域，尤其涉及一种处理由这样一种系统的卫星发射的无线电导航信号的方法。

背景技术

诸如GPS(全球定位系统)、Galileo、GLONASS、QZSS、Compass、IRNSS以及其他的卫星定位系统使用称为“扩频调制(spread spectrummodulation)”的调制无线电导航信号。这些信号主要承载由周期性重复数字序列形成的伪随机码，其主要功能是允许码分多址(CDMA)以及提供卫星发送的信号传播时间测量。有时，该无线电导航信号也能承载有效载荷。

无线电导航信号通过调制中心(载波)频率而形成。就GPS来说，无线电导航信号在频带L1(中心为1575.42MHz)及L2(中心为1227.6MHz)中传输。在更新GPS时增加频带L5(中心为1176.45MHZ)。伽利略星群的卫星将在频带E2-L1-E1(中间频带L1中的与GPS的频带相同的部分)、E5a(依照伽利略术语，其代表指定用于GPS的频带)、E5b(中心为1207.14MHZ)及E6(中心为1278.75MHZ)中传输。

能够由接收器实现的基本测量包括码测量和载波相位测量。当然，这些基本测量能够相互结合。码测量精确到1米，而相位测量精确到几毫米。然而，相位测量具有这样的缺点：它们仅提供在由卫星发射与接收器之间的载波差分的小数部。因此，由于卫星和接收器之间的完整周期的数目最初是未知的，该相位测量是模糊的。为了能够从相位测量的精确性中得益，接收器必须解决相位测量固有的模糊度。

相位模糊度通常由卫星和/或接收器之间的相位测量的微分(单微分或双微分)来解决。这种微分技术能够消除产生误差(这些误差对于多数测量是普遍的)的那些(非模型(non modelled))原因，从而揭示了在被考虑时可以进一步改善性能的完整信息。然而，这个完整信息由来自于一个或多个基本相位模糊度的差分组成，一般而言不能找出相位的基本模糊度。

发明内容

本发明的目的是提出一种处理无线电导航信号的方法，该方法借助GNNS接收器(“全球导航卫星系统”的缩写，用在此处以描述为地理定位提供全球覆盖的卫星导航系统)以增加定位方案的精度。

发明的概述

在下文中，假设一组卫星(例如，无线电导航卫星群中的卫星，它们或其中一部分从接收器的地理位置是“可见的”)，该组卫星中的每个卫星均在两个不同的频带中发射至少两个无线电导航信号。因此，每个卫星均至少广播第一频率的一个第一无线电导航信号以及与第一频率不同的第二频率的一个第二无线电导航信号。需要确定其地理位置的接收器接收所考虑的该组的每个卫星的第一信号和第二信号，并且还对于该组中的每个卫星执行针对这些信号的非微分码测量和非微分相位测量。应当注意，用在此上下文中的术语“非微分测量”描述了一种既非卫星之间微分也非接收器之间微分的基本测量。众所周知，每个相位测量值均具有先验(priori)未知的整周模糊度。因此，对于每个卫星来说，第一信号及第二信号的相位测量值的“宽巷”组合也具有先验未知的整周模糊度。这个模糊度可在第一频率与第二频率的差的频率周期中表达，并且下文中被称为第一宽巷模糊度(以便将其与在有多于两个的频带时出现的一个或多个其他可能宽巷模糊度进行区分，卫星在这些频带中发送无线电导航信号)。还应该注意，对于所考虑的组中的每个卫星，都存在与该卫星相关的第一宽巷模糊度。

根据本发明，处理无线电导航信号的方法还包括以连贯方式为该卫星组确定第一宽巷模糊度的步骤。在该步骤中，需要确定其位置的接收器使用从参考系统接收到的宽巷偏移，该宽巷偏移与该卫星组的卫星相关。该方法还包括以下步骤：借助对于接收到的第一信号和第二信号的码测量值和相位测量值以及按照连贯方式确定的第一宽巷模糊度集合来确定接收器的位置。对于该组中每个卫星，确定接收器的位置的动作包括借助消电离层组合(其在噪声方面优化)以及第一信号和第二信号的相位测量值差分和码测量值(其由宽巷模糊度进行补偿)确定伪距。另外，伪距的确定取决于从参考系统接收到的、与消电离层组合相关的卫星时钟值。消电离层组合某种意义上已经被预先确定了，组合的不同项的系数从参考系统侧获知——需要在参考系统层面处获知系数以便于参考系统能够以需要的速率向接收器传输与最优组合相关的卫星时钟值。优化组合的系数可在接收器与参考系统间预先商定，或尽管用于该卫星组也被一次确定。优选地，这些系数的数值被选择作为无线电导航信号噪声特征的函数。