[发明专利]一种用于GPS/北斗2代双系统卫星导航接收机的分级无缝切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及GPS/北斗2代双系统卫星导航接收机技术领域，具体涉及该双系统接收机的分级无缝切换方法。

背景技术

卫星导航已广泛应用于航空、航天、航海、车载、气象、测绘、个人通信等领域的各类载体上，卫星导航设备应用最成熟广泛的是美国的GPS技术，作为最早的卫星导航系统，GPS能覆盖全球，但其最初的设计目的是为美国国防服务的军事系统，过度依赖此系统，万一出现卫星信号中断等特殊情况，将会严重危害国家安全。鉴于此，世界各国都在发展自己的卫星导航系统。如俄罗斯的GLONASS系统、欧洲的GALILEO系统、以及中国拥有自主知识产权的北斗二代卫星导航系统。

早期的单系统接收机在导航接收机电路故障、卫星系统故障、安全策略上均未作任何考虑，目前的北斗/GPS双系统兼容接收机的切换方案主要有以下两类：

第一类是在硬件上配置一键式切换开关，切换软件流程，需用户根据需要手动操作，本身不具备判决选择可靠的卫星系统完成导航定位的自动控制策略，且执行系统间切换的延时较长，有一段数据空白，如：

申请号为201020652590.3的专利就公开了一种北斗与GPS双系统兼容接收机，该实用新型北斗与GPS双系统兼容接收机可按照用户要求配置成单GPS接收方式，接收GPS卫星播发的L1频点导航信号，实现定位和测速功能；也可配置成单北斗接收方式，接收北斗卫星播发的B1频点导航信号，实现定位和测速功能；还可以配置成GPS与北斗双系统方式，同时接收GPS与北斗的卫星信号。该方案只是两种系统的选择和组合方式，没有引入双冗余容错热备份结构，无自动判决切换的策略，用户切换时的启动反应时间较长。申请号为201120295038.8的专利公开了一种双路双系统四频点卫星导航兼容型定位定向接收机，包括两组电路结构完全相同，输出通道增益一致、相位一致的通道模块。该方案设计了一种双冗余的射频模块兼容双系统多频点，没有针对接收机整机系统的双冗余机制，无自动判决切换的策略。

第二类是一种双冗余备份系统，具有智能状态切换功能，能够智能判别GPS和北斗接收系统的稳定性，可以设置GPS或北斗为输出源，这种只是检测数据的可用性的一级判决方法。申请号为201110236901.7的专利就公开了一种北斗GPS双模授时接收设备及控制方法，包括天线、北斗模块、GPS模块，双模授时融合与自动切换模块，以及电源模块，实现对不同卫星导航系统的授时定位信号的选择和切换，这里的控制方法主要针对信号的可用性，并无针对数据安全性和定位精度的多级判决机制，是一种最基本的切换方案。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供了一种用于GPS/北斗2代双系统卫星导航接收机的分级无缝切换方法，能够解决单系统可能出现的故障、安全、精度问题，使定位系统具有较高的可靠性和自动无缝切换功能，无需人工干预。

本方法的基本工作原理是：接收双系统两路最小功能模块的输出数据，进行分析计算和处理，形成控制信息，执行双冗余容错判决策略，控制保证接收机的可信输出。与一般双系统或双通道接收机相比引入热冗余容错备份全系统结构，切换灵活，实现实时切换，在无人值守的环境下能按照可靠性、安全性、精度策略自主选择一路卫星系统的导航定位结果输出，也可以在一路卫星系统失效的情况下用另一路卫星系统保持正常工作。

本发明提出的一种用于GPS/北斗2代双系统卫星导航接收机的分级无缝切换方法，依次包含如下步骤：

步骤一、获取并分析输出接口协议数据，提取自动判决所需要的关键信息字段；

步骤二、判断GPS、北斗2代双系统的两路输出数据的有效性（受搜星速度、卫星失锁、人为干扰等因素影响），选择数据有效的支路输出，完成初级判决。如果两路数据均有效进入步骤三；

步骤三、进一步提取分析定位信息，计算GPS、北斗2代支路定位点的弧面距离差，弧面距离差大于等于门限值，选择北斗2代支路输出，完成中级判决，小于门限值，进入步骤四；

步骤四、进一步提取分析位置精度信息，选择位置精度高的支路输出最终结果，完成高级判决；

步骤五、输出结果延时保留，一次完整的分级自动判决过程完成，转到步骤一。

所述步骤一依次包括如下步骤：

1)分别接收GPS、北斗2代通路的输出接口协议数据；

2)找到每帧接口协议数据的开头，解析各类数据包；

3)从各类数据包中解析提取判决所用关键信息段。

所述步骤三依次包括如下步骤：

1)分别提取GPS、北斗2代两路输出的经纬度信息；