[发明专利]北斗天基高精度实时定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对北斗卫星导航系统的基于地球同步轨道卫星播发差分信息的高精度实时定位实现方法。

背景技术

现在，全球各个卫星导航系统在其覆盖区域内的精度均不优于米级。北斗卫星导航系统区域系统在覆盖区内的精度为10米，对于普通米级定位精度需求用户来说，独立使用一种卫星导航系统的服务就基本能满足大部分用户的定位需求。而对于更高精度要求的亚米级需求用户来说，则需要其他的辅助技术来满足其精度要求。

目前，国内外针对卫星导航系统提高服务性能的辅助技术按照信息播发方式的不同可分为：星基增强系统(SBAS：Satellite-based augmentation system)、地基增强系统(GBAS:Ground-based augmentation system)、空基增强系统(ABAS：Aircraft-based augmentation system)；按照信息播发内容以及使用方式的不同可分为：精密单点定位技术(PPP：Precise point positioning)、实时动态定位技术(RTK：Real time kinematic)。

在国外针对GPS进行星基增强的系统已经有了WAAS、EGNOS、MSAS和GAGAN，在各自系统覆盖范围内的定位精度不优于1米，达不到亚米级。中国大陆大部分地区不在这些系统覆盖范围内，因此在中国本土区域内无法使用。而针对北斗的星基增强系统则还未建立。

地基增强系统主要借助于地面监测站收集视界内所有卫星传来的信号，产生伪距测量值并计算出伪距误差，通过架设在地面的发射台来广播改正信息。每个发射台的作用范围约为几十米到几千米，精度能达到厘米级。地基增强系统虽然精度高，但是覆盖范围小，适用于小区域高精度精密定位服务。

精密单点定位技术主要通过辅助手段得到卫星精密钟差、精密轨道和大气传播时延修正数据，利用卫星精密钟差、精密轨道和大气传播时延修正数据来进行精密定位，其事后处理定位精度可以达到厘米级。现阶段在精密单点定位技术中，得到精密数据的主要手段是互联网，在国内，还没有通过卫星播发修正数据的实现技术。

实时动态定位技术主要通过播发已知精确位置参考站的位置信息和视区内卫星观测数据给用户，用户利用这些信息来进行精确定位，定位精度可达到厘米级。现在国内的实时动态定位技术主要用于近距离、小范围的行业领域，且定位精度与离参考站的距离相关性很强。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于地球同步轨道卫星播发差分修正数据的高精度实时定位实现方法，能够大面积提高北斗卫星导航系统在覆盖区域内的实时定位精度，可以使用户实时定位精度由米级提高至亚米级。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1、基准站通过多频GNSS接收机及原子钟采集码伪距和载波相位观测数据，并以小时文件和实时数据流两种形式发送至地面主控站；地面主控站通过实时轨道估计器和实时钟差估计器生成差分修正信息，包括卫星轨道修正数据、卫星时钟修正数据以及码偏移、用户测距精度；差分修正信息通过通信链路发送到用户接收机；

步骤2、生成差分广播电文P_data，包括卫星轨道修正数据、卫星时钟修正数据、码偏移和用户测距精度；

步骤3、生成差分广播信号，包括以下步骤：

(1)采用两个伪随机序列X₁、X₂生成短精码P_{short_code}，表示摩尔加运算；短精码循环周期为T_{long_code}秒，短精码速率为F_{long_code}MHz，则一个短精码循环周期内码片长度L_{long_code}＝T_{long_code}*F_{long_code}；

(2)将差分广播电文与短精码进行扩频调制，得到短精码扩频调制信号S_short，Sshort=Pshort_code⊕Pdata;]]>