[发明专利]接收机和接收机评估所处环境的卫星信号遮挡状况的方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种接收机评估所处环境的卫星信号遮挡状况的方法。

背景技术

由美国设计的全球定位系统（GPS）是目前的全球导航卫星系统（GNSS）中最为成熟的系统，它提供的标准定位服务在水平和垂直方向上的单点定位误差分别为13米和22米，而目前市场上流通的低端用户接收机在自主模式下可以获得小于10米的定位精度。随着俄罗斯的GLONASS系统、中国的北斗二代系统以及欧洲的Galileo系统逐步投入使用，天空中可见卫星数目增多，卫星星座变大，卫星的失效率也相对变低。可见，GNSS不仅可提供比GPS更好的定位精度，还具有更高的稳定性。

在卫星定位系统完好且稳定运行的前提下，用户所获得的位置估计精度主要取决于用户可见卫星数量与几何分布、信号强度以及信号传播中的不确定性而引入的测量误差。以上三项因素都与用户所处的环境有着密不可分的关系。当用户处于天空开阔的环境中，可见卫星数量和卫星信号强度可达到最大，且信号传播中的不确定性会降至最低，故而可提供最好的定位精度。但是GNSS用户所处的环境不一定随时都是视野开阔的地带，如室内、城市内夹在众多高楼间的街道、高架下方以及密林中。在这些复杂环境下，卫星信号很容易受到障碍物的遮挡而无法到达接收机，使可见卫星数目下降，且到达接收机的卫星信号强度变低；同时障碍物也会反射卫星信号，使接收机能接收到从多个传播路径传播过来的同一卫星信号的现象（即多路径现象）频繁发生，从而使卫星测量值误差和用户定位误差增大。由此可见接收机在复杂环境下的定位精度会明显低于在视野开阔环境下的定位精度。如何提升接收机在复杂环境下的定位精度也因此成为接收机设计过程中的重要课题。

由于GNSS接收机的实际应用环境经常发生变化，在动态应用中经常会出现在开阔环境和复杂环境间来回转换的情况（例如城市环境），在各种环境下的定位误差也不尽相同，因此接收机需要一种灵活的机制来对当前时刻自身所处环境的卫星信号遮挡状况做出预先评估，从而在定位解算阶段采取针对该种卫星信号遮挡状况的优化措施，以保证得到准确的定位结果。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种全球导航卫星系统（GNSS）接收机对自身所处环境卫星遮挡状况实时评估的方法。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种具有卫星信号遮挡状况评估模块的GNSS接收机，其特征在于，GNSS接收机包括多模天线102、射频前端处理模块103、基带数字信号处理模块104、卫星信号遮挡状况评估模块105、预测模块106以及定位导航运算模块107；多模天线102接收来自多个卫星系统星座的卫星信号，并将所述卫星信号发送至射频前端处理模块103；射频前端处理模块103中将卫星信号转变为可由数字信号处理器直接处理的数字中频信号并传输给基带数字信号处理模块104；基带数字信号处理模块104对数字中频信号进行处理，得到所述卫星信号的测量值和导航电文，并将测量值和导航电文传输给定位导航运算模块107、卫星信号遮挡状况评估模块105和预测模块106；预测模块106产生实时的卫星在接收机视野中的相对位置预测信息并输送到卫星信号遮挡状况评估模块105；卫星信号遮挡状况评估模块105输出反映卫星信号遮挡状况的变量到定位导航运算模块107中参与定位导航解算。

同时，本发明还提供了一种接收机评估所处环境的卫星信号遮挡状况的方法，包括以下几个步骤：

步骤1：接收机获取接收机所处环境视野中卫星相对接收机位置的预测信息，以及当前时刻被接收机捕获的卫星信号的信号载噪比信息；

步骤2：根据所获取到的当前时刻各卫星相对于接收机的位置以及信号载噪比信息，接收机对其所支持的全部具有预测信息的卫星依次进行查询，对各颗卫星的相对接收机位置的分布和信号状况进行分类统计；

步骤3：根据步骤2统计得到的各类卫星数目，对接收机卫星信号遮挡状况进行判断。

优选地，步骤1中所述预测信息为卫星相对于接收机的仰角。

优选地，步骤2中将卫星分为以下几类：具有预测信息，且相对用户的仰角大于一定阈值的预测可用卫星；具有预测信息且相对用户的仰角大于一定阈值，而且信号载噪比大于0，即被接收机正常跟踪的卫星；具有预测信息且相对用户的仰角大于一定阈值，但信号载噪比等于0，即未被接收机跟踪的卫星；具有预测信息且相对用户的仰角大于一定阈值，而且信号载噪比大于一定阈值的正常信号卫星；具有预测信息且相对用户的仰角大于一定阈值，但信号载噪比小于一定阈值的弱信号卫星。