[发明专利]一种基于实时精密单点定位的卫星导航定位装置及方法

说明书

本发明提供了一种基于实时精密单点定位的卫星导航定位装置及方法，卫星导航接收机接收卫星信号，下变频后送入中频信号预处理单元，完成A/D转换，将干扰抑制后的数字中频信号送入基带信号处理单元进行信号捕获、跟踪，完成原始观测数据和提取，以及解调出原始导航电文；主控单元对原始观测数据和导航电文进行综合处理，解析得到观测数据和广播星历；同时，通过网络实时获取IGS中心卫星轨道参数和卫星钟差，进行数据预处理，统一时空基准，建立定位模型，采用卡尔曼滤波方法进行实时精密定位，同时将定位结果存储并传输给显控单元进行显示。本发明节约成本，能提高工作效率，同时不受距离约束，能显著提高定位系统的自主完备性和精度。

技术领域

本发明属于卫星导航高精度非差定位领域，涉及BDS、GPS、GLONASS系统，特别是可接收北斗三号全球新体制信号，可用于卫星导航系统单点高精度定位信息生成。

背景技术

在传统GPS静态定位中，单个卫星导航接收机绝对定位的精度在10m左右，满足不了精密导航和测量用户的需求，一般都采用相对定位方式，通过组成双差观测值消除接收机钟差、卫星钟差等公共误差及削弱对流层延迟、电离层延迟等相关性强的误差影响，来达到提高精度的目的。这种观测方式无需考虑复杂的误差模型，具有解算模型简单、定位精度高等优势；但也存在一些不足，如观测时至少有一台接收机置于已知站上作为基准站，影响了作业效率，提高了作业成本；另外，随着距离的增加，对流层延迟、电离层延迟等误差的相关性减弱，必须相应地延长观测时间，才能达到预期精度。另外，随着北斗三号全球卫星导航系统的推进，实现接收北斗三号全球新体制信号的接收机，将显著提高定位的自主完备性和精度。兼容北斗三号新体制信号的三系统全频点接收机，需具备800个通道的实时观测能力，小型化单基带信号处理板的配置难以实现。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于实时精密单点定位的卫星导航定位装置及方法，与采用RTK技术的卫星导航接收机相比，无需与其它卫星导航接收机组配或架设基准站，只需要单机作业，从而节约成本，且提高工作效率，同时不受距离约束，可接收包括BD2(B1/B2/B3)、BD3(B1C/B2ab)、GPS(L1/L2/L5)、GLONASS(L1/L2)三系统全频点信号，可同时接收800个通道。由于接收通道较多，同时考虑到接收机体积因素，基带信号处理单元采用三块基带信号处理板分布式总线架构设计，通过基于统一TIC的时间同步技术，实现了三块基带信号处理板(三系统)观测数据的时标统一，达到了同步精度小于10ns，保证了三系统观测数据时标的准确性和一致性。采用基于GPS+GLONASS+BDS融合的实时精密单点定位方法，相比单一系统而言，GPS+GLONASS+BDS无论是从连续性、可用性、可靠性、精度以及效率等各方面都更具优势。三者的融合可以大大改善卫星的几何图形强度，能显著提高定位系统的自主完备性和精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于实时精密单点定位的卫星导航定位装置，包括卫星导航接收机和天线；卫星导航接收机包括射频信号处理单元、中频信号预处理单元、基带信号处理单元、主控单元和显控单元；卫星导航接收机通过天线单元接收BDS、GPS、GLONASS系统相应频点的卫星信号，经射频信号处理单元进行下变频处理后，将模拟中频信号送入中频信号预处理单元，完成A/D转换，将干扰抑制后的数字中频信号送入基带信号处理单元进行信号捕获、跟踪，完成原始观测数据和提取，以及解调出原始导航电文；主控单元对原始观测数据和导航电文进行综合处理，解析得到观测数据和广播星历；同时，通过网络实时获取IGS中心卫星轨道参数和卫星钟差，进行数据预处理，统一时空基准，建立定位模型，采用卡尔曼滤波方法进行实时精密定位，同时将定位结果存储并传输给显控单元进行显示。

本发明还提供一种基于实时精密单点定位的卫星导航定位方法，包括以下步骤：

1)读取原始数据，包括GPS、BDS、GLONASS三系统RINEX格式的原始观测数据、广播星历，精密星历和精密钟差；