[发明专利]一种北斗授时方法及卫星导航接收机

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航领域，尤其涉及一种北斗授时方法及卫星导航接收机。

背景技术

高精度时间基准已经成为通信、电力、广播电视、安防监控、工业控制等领域的基础保障平台之一。卫星导航定位系统可提供高精度、全天候的定位和授时服务。授时性能优异；高精度、低成本、安全可靠、覆盖范围广。精确授时不仅在相对论研究、地球动力学研究等基础研究领域有重要的作用，而且在航空航天、深空通讯、信息高速公路、导航通信、电力传输等国防和国民经济建设中也有广泛的应用。卫星导航接收机采用授时算法能够使得接收机的时间与标准时间同步。

但是目前有些区域接收卫星信号的情况并不好，会导致定位系统的DOP(Dilution of Precision，精度因子)值比较差，而影响授时精度。甚至当只接收3颗卫星时，可能会导致不能进行定位而不能完成授时。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何提高卫星导航定位系统的授时精度，拓宽授时范围。

为了解决上述问题，本发明提供了一种北斗授时方法，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。

可选地，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：

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：

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。

可选地，利用观测信息中的多普勒频移所构成的接收机速度的解算方程组为如下的线性方程组：

其中，

f_d是经过卫星钟漂修正的多普勒频移观测值；f_Tj是经过卫星钟漂修正的卫星发射信号的射频频率；()为接收机的速度；(v_xj,v_yj,v_zj)为卫星速度；为接收机的钟漂。

可选地，解算得到接收机的钟差的步骤包括：

采用最小二乘法通过下式得到接收机的钟差：

ΔX＝(H^TH)^-1H^TΔρ

接收机钟差为

通过最小二乘法得到接收机的钟漂，公式如下：