[发明专利]一种基于GNSS信号的广域分布多节点接收链路标校方法

说明书

本发明公开了一种基于GNSS信号的广域分布多节点接收链路标校方法，属于分布式雷达探测技术领域。本发明节点接收机处理程序对接收的GNSS信号进行处理，可获得信号实测载波相位差及卫星WGS‑84坐标。差分GPS结合全站仪得到天线相位中心WGS‑84坐标，与卫星坐标计算得到空间传输引起相位差。实测载波相位差剔除空间传输引起相位差后，得到接收链路相位不一致性。以天线相位中心为原点建立的本地站心坐标系，得到卫星相对原点的二维角，并与接收链路相位不一致性对应。持续接收GNSS数据，建立二维角‑接收链路不一致性关联指纹库。此后，已知卫星坐标，即可在指纹库中搜索相应接收链路不一致性。本发明可快速部署，可实现“即采即用”、“随采随用”的标校要求。

技术领域

本发明属于分布式雷达探测技术领域，具体涉及一种基于GNSS信号的广域分布多节点接收链路标校方法。

背景技术

分布式雷达系统工作模式中，需要实现分布式接收信号的相位合成，对系统的时频源、基带设备、下行信道、天线参考点及相位中心等提出了较高的相位精度要求。因此，对接收链路的标校是十分必要的。

分布式节点接收链路的标校方法目前有标校塔方案和无人机方案两种：

1、标校塔方案的工作原理为：信标机放置于标校塔塔顶，节点接收信标机发射的标校信号，根据信标机和节点在同一坐标系下的坐标以及接收标校信号的差异，反推节点接收链路的不一致性。

标校塔方案受限于标校塔的高度，存在两个问题：一是标校塔相对于节点分布区域面积高度较低，较远处节点可能存在遮挡的情况，工作范围无法覆盖大面积分布的节点；二是标校塔相对节点的低仰角导致多径效应严重影响标校精度。

2、无人机方案的工作原理为：将信标机放置于无人机上，无人机飞行至预定空域并悬停，节点接收信标机发射的标校信号，根据无人机和节点在同一坐标系下的坐标以及接收标校信号的差异，反推节点接收链路的不一致性。

无人机方案的缺点为：由于分布式节点的基线长(远大于载波波长)，无人机载天线相心的坐标测量误差对结果的影响十分敏感。虽然在无人机上搭载高精度RTK可显著提高无人机相心的位置测量精度，但依然无法克服无人机受到高空气流影响下的坐标漂移问题。另外，无人机的标校方案需专业的无人机飞手配合，且受天气影响大，无法满足低成本全天时全天候的标校要求

GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)是一种以卫星为参考基准的无线电导航系统(RNSS)。参考基准是运动中的中轨道卫星和同步卫星，这些卫星的运行轨道是已知的。目前世界上已有的卫星导航定位系统主要有美国的GPS系统，俄罗斯的GLONASS系统，中国的北斗系统和欧盟的Galileo系统，为用户提供大范围、高精度快速定位服务。GNSS系统将包括卫星星历、卫星星钟误差改正参数、测距时间标志等信息在内的导航电文调制在L2C(频率1227.6MHz，以GPS为例)载波上广播给地面上的用户。而分布式相参系统工作频段覆盖L2C载波，可使用软件接收机对GNSS信号进行包括信号的捕获、跟踪、导航电文解调等步骤，提取卫星时变WGS-84坐标，从而将GNSS卫星当做“信标机”完成接收链路标校工作。

使用基于GNSS信号的接收链路标校方案，具有以下好处：1、由于GNSS卫星相对于节点距离远(万公里量级)，所以卫星和节点坐标的测量误差对标校结果的影响较小。另外，卫星相对于接收节点仰角高，多径效应影响较小；2、多颗卫星发射的GNSS信号可同时在不同方位标校同一接收链路以进行结果复合；3、由于卫星与节点相对位置会随时间发生改变，该方案可在不同方向对接收链路进行标校；4、GNSS卫星信号不受天气的影响，可满足全天时全天候标校的要求；5、该标校方案无需添加任何硬件，只需进行软件接收机及后续信号处理的程序开发工作，成本低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于标校塔的标校方案的无法覆盖广域范围的节点及标校信号受多径效应影响严重；基于无人机的标校方案的标校精度易受无人机姿态的影响且标校成本高。