[发明专利]一种北斗授时方法及卫星导航接收机

权利要求书

1.一种北斗授时方法，包括：

产生采样脉冲；

利用采样脉冲采集所接收的卫星信号中的观测信息；所述观测信息包括卫星信号发射时刻、多普勒频移、载波相位；

利用所述卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解算方程组；在所述接收机位置解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟差；

利用所述观测信息中的多普勒频移构成接收机速度解算方程组，在所述接收机速度解算方程组中添加一个高程方程，解算得到接收机的钟漂；

根据所述钟差和钟漂调节所述采样脉冲的相位和频率，使采样脉冲与标准时间同步。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用卫星信号发射时刻和载波相位组成的伪距，构成接收机位置解算方程组的步骤包括：

利用卫星信号接收时刻减去卫星信号发射时刻，得到原始伪距；

通过下式计算平滑后的伪距：

ρ_s,i＝α×ρ_CA,i+(1-α)×(ρ_s,i-1+Δρ_φ,i)

其中，ρ_s,i是平滑后的伪距；α为平滑系数；ρ_CA,i是原始伪距；ρ_s,i-1是前一次平滑后的伪距；Δρ_φ,i是伪距变化量；

所述伪距变化量为：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\ρ}}_{\mathrm{\φ},i}=\mathrm{\λ}\left({\mathrm{\φ}}_i-{\mathrm{\φ}}_{i-1}\right)\\ =\[f_{IF}\left(1+{\stackrel{\·}{t}}_u\right)-X-{\stackrel{\·}{t}}_u\·f_{L1}\]\×\mathrm{\λ}\end{array}$

λ是所接收的卫星信号的波长；φ_i是本次采样得到的载波相位值；φ_i-1是前一次采样得到的载波相位值；f_IF是所接收的卫星信号的载波中频频率；为接收机钟漂；X是采样时刻锁存的载波相位计数值；f_L1是所接收的卫星信号的载波射频频率；

利用平滑后的伪距，构成解算接收机位置的线性方程组如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\ρ}}_1=a_{x1}{\mathrm{\Δx}}_u+a_{y1}{\mathrm{\Δy}}_u+a_{z1}{\mathrm{\Δz}}_u-{\mathrm{c\Δt}}_u\\ {\mathrm{\Δ\ρ}}_2=a_{x2}{\mathrm{\Δx}}_u+a_{y2}{\mathrm{\Δy}}_u+a_{z2}{\mathrm{\Δz}}_u-{\mathrm{c\Δt}}_u\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\Δ\ρ}}_n=a_{xn}{\mathrm{\Δx}}_u+a_{yn}{\mathrm{\Δy}}_u+a_{zn}{\mathrm{\Δz}}_u-{\mathrm{c\Δt}}_u\end{array}\right.$

${\mathrm{\Δ\ρ}}_i={\widehat{\mathrm{\ρ}}}_i-{\mathrm{\ρ}}_i$

$a_{xi}=\frac{x_i-{\hat{x}}_u}{{\hat{r}}_i},a_{yi}=\frac{y_i-{\hat{y}}_u}{{\hat{r}}_i},a_{zi}=\frac{z_i-{\hat{z}}_u}{{\hat{r}}_i}$

$x_u={\hat{x}}_u+{\mathrm{\Δx}}_u$

$y_u={\hat{y}}_u+{\mathrm{\Δy}}_u$

$z_u={\hat{z}}_u+{\mathrm{\Δz}}_u$

$t_u={\hat{t}}_u+{\mathrm{\Δt}}_u$

${\hat{r}}_i=\sqrt{{(x_i-{\hat{x}}_u)}^2+{(y_i-{\hat{y}}_u)}^2+{(z_i-{\hat{z}}_u)}^2}$

${\widehat{\mathrm{\ρ}}}_i=\sqrt{{(x_i-{\hat{x}}_u)}^2+{(y_i-{\hat{y}}_u)}^2+{(z_i-{\hat{z}}_u)}^2}+c{\hat{t}}_u$

ρ_i为第i颗卫星的平滑后的伪距，i的取值从1到n，n为接收机所能连接的卫星的颗数；(x_u,y_u,z_u)为接收机的位置坐标；(x_i,y_i,z_i)为第i颗卫星的位置坐标；t_u为接收机钟差；r_i为接收机到第i颗卫星的距离；c表示光速；带^标示的表示该变量为系统估计值。