[发明专利]基于北斗卫星的多通道授时拟合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在“北斗一号”、“北斗二号”卫星导航系统中，对多通道授时信息进行拟合的方法。

背景技术

当前国内有许多基于“北斗一号”卫星导航系统的授时型接收机，这些接收机通常为多通道接收机，但在进行授时处理时，通常采用多通道接收卫星信号，以某单通卫星信号进行授时，或进行多通道信息拟合处理进行授时，但拟合方法比较简单，在接收到的卫星信号发生劣变或接收的卫星信号发生切换时，引起接收机授时性能劣变。随着“北斗一号”及“北斗二号”卫星导航系统的不断完善，发射的卫星数会更多，接收机的接收通道会更多，通道拟合问题显得更为重要。

北斗卫星导航系统的空间段由多颗卫星组成，北斗卫星接收机通常设计为多通道接收能力，每个通道均可接收不同卫星的信号，根据卫星信号对本地时标信号进行控制调整，从而获取与北斗时统同步的本地授时信号，由于接收机是多通道接收多颗卫星信号，因此对各通道卫星信号处理及对各个通道信号拟合处理，是影响授时性能的关键因素。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在保证授时接收机性能的稳定性、可靠性及授时精度的前提下，提供一种多通道卫星信号的拟合方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于北斗卫星的多通道授时拟合方法，它包括以下步骤：

①卫星电文完好性监测单元根据单通道电文信息重播特性及多通道之间的时间信息比对结果，进行卫星电文完好性判断，剔除异常的电文信息；

②在卫星时标容错处理单元中对卫星时标信号进行容错处理；在卫星时延拟合校正单元中对卫星时延信息进行校正处理；

③处理后的卫星时标信号和卫星时延信息被送入本地钟差融合单元，所述的本地钟差融合单元对所有通道的本地钟差进行融合处理，使本地时标和卫星系统时标同步，从而获取卫星授时信号。

在步骤①中，在收齐一个完整时间间隔内的单通道电文信息后，对这些重复播发的单通道电文信息进行差异性比对，如果这些单通道电文信息有差异，则认为此间隔接收的电文信息有错误；如果单通道电文信息无差异，卫星电文完好性监测单元对各通道间的电文信息再次进行比对，如果各通道相应电文信息均相等，则认为接收机接收正常，相应的电文信息参与后续拟合处理；如果各通道相应电文信息不相等，则相应的电文信息不参与后续拟合处理。

在步骤②中，卫星时标容错处理单元对卫星时标信号进行容错处理包括如下步骤：i、卫星时标容错处理单元首先对卫星时标和本地时标进行相位差值计算，得到伪距值；ii、用本次计算的伪距值减去上次计算的伪距值，如果所得结果大于设定门限则认为伪距异常，指示授时信号不可用。

卫星时标容错处理单元对卫星时标信号进行容错处理还包括步骤iii：将伪距异常前的伪距值定为基准伪距值；在发生伪距异常之后，用实时接收的伪距值减去基准伪距值，如果在设定时间内伪距差分值仍然大于设定门限，则认为伪距持续异常；反之，则认为伪距恢复正常，并用最新计算的伪距值替代基准伪距值。

在步骤②中，卫星时延拟合校正单元采用自适应门限的最小二乘拟合法对卫星时延信息进行校正处理，它包括如下步骤：

a、设定进行拟合处理的门限值；

b、如果拟合递推值和卫星时延信息的误差大于所设定的门限值，则此卫星时延观测值不参与拟合处理；反之，进行拟合处理。

步骤a中的进行拟合处理的门限值是这样获得的：根据卫星信号接收良好情况下的卫星时延抖动特征，选取门限的下限值；根据接收机授时性能指标确定门限的上限值；对拟合递推时延值和卫星时延观测值的误差值进行统计，如果在设定的时间内，此误差值连续大于之前的门限值，则增加门限值；如果此误差值连续小于之前确定的门限值，则减小门限值。

本地钟差融合单元对各通道本地钟差动态分配加权系数，并对加权平均后的本地钟差进行惯性滤波，使离差大的本地钟差通道在融合时分配的加权系数较小，使离差小的本地钟差通道分配的加权系数较大，从而使加权平均后的本地钟差数据更加接近通道互差较小的那些通道。

所述卫星时延拟合校正单元、卫星时标容错处理单元和本地钟差融合处理单元不仅适合北斗一代也适合北斗二代授时处理。

采用上述技术方案的本发明，对卫星电文、卫星时标数据、卫星时延校正信息及本地钟差进行完好性及独创的融合处理方法进行处理，有效提高了多通道授时接收机授时性能的稳定性及准确性，提高了接收机的授时性能。具体地说，它包括如下优点：

（1）采用冗余比对的方法对卫星电文进行完好行监测，检测异常电文数据，提高授时信号的准确性；