[发明专利]一种基于伪卫星的深凹露天矿定位方法

说明书

技术领域

本发明属于无线电导航定位技术领域，具体涉及一种基于伪卫星的深凹露天矿高精度定位方法。

背景技术

随着GPS卫星定位系统的广泛应用，在许多大型露天矿山中，已经采用GPS定位系统实现对各种矿山车辆、施工作业人员等进行精确定位，这对矿山高效作业和安全生产起了巨大的促进作用。目前，我国一大批大中型露天矿山已由山坡开采转为凹陷开采。由于露天边坡的严重遮挡，在这种深凹露天矿坑中作业时，多数矿山车辆和人员配备的GPS接收机经常不能同时接收到四颗以上的GPS卫星信号，从而不能有效定位。即便能勉强收到四颗以上卫星信号，但由于卫星的几何构形不好，定位精度也会明显下降。

伪卫星的概念是70年代提出的，甚至早在GPS卫星发射之前。伪卫星能够提升整个系统的可用性、稳定性、可靠性以及定位精度，能在室内、地下等无法接收GPS卫星信号的地方完全替代GPS卫星。但将伪卫星用于定位和导航却是在1982年首先由Beser&Parkins提出的。当时设计的伪卫星原型非常昂贵，大约为10万～20万美元。90年代初，斯坦福大学的学者们研究了一种低价位的GPS L1频段C/A码伪卫星，用于第三类精密进近系统。90年代中期，出现了第一个商业伪卫星生产商IntegriNautics公司。在此之后的十年中，多家伪卫星生产商在市场上相继出现。随着软硬件技术的不断提升，伪卫星的应用也已经扩展到很多领域。

发明内容

本发明的目的是为了解决矿坑内轨道卫星不可见带来的定位难题，提出一种基于伪卫星的深凹露天矿定位方法。

本发明一种基于伪卫星的深凹露天矿定位方法，包括以下几个步骤：

步骤一：选择伪卫星网络中GPS伪卫星的导航信号；

伪卫星的导航信号为：

s(t)=A(Ci(t)⊕Di(t))cos(2πfct+φi)---(1)]]>

其中，A为信号强度，C_i(t)为扩频码，D_i(t)是导航电文，i代表伪卫星的编号，f_c为伪卫星信号频点，φ_i是载波信号初相；

步骤二：确定伪卫星网络几何布局；

伪卫星定位系统的定位误差为：

δP＝DOP×UERE                                (2)

其中：δP表示定位误差，DOP表示伪卫星网络的几何因子；UERE表示伪距值的实际精度；

GPS伪卫星根据实际情况安装在矿坑四周，GPS伪卫星之间不存在信号遮挡，通过调整伪卫星的几何布局，改善伪卫星的几何因子，从而提高定位精度；伪卫星网络几何布局中任意一个伪卫星至少能与另外一颗伪卫星进行测距信号收发，每个作业矿车应保证至少有4颗可见的伪卫星；

步骤三：伪卫星网络的高精度时间同步；

具体为：

(1)在每个伪卫星上设置发射天线和接收天线，在伪卫星网络中确定一个主站伪卫星A₁，其他伪卫星网络中的伪卫星A₂～伪卫星A_n均为从站伪卫星；

(2)伪卫星A代表主站伪卫星A₁，伪卫星B代表任意一个从站伪卫星，伪卫星A和伪卫星B之间用于时间同步的数据帧格式为：