專利名稱：一種提高北斗系統(tǒng)中無源定位精度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無源北斗接收機(jī)，尤其涉及一種提高北斗系統(tǒng)中無源定位精 度的方法。
背景技術(shù)：
我國當(dāng)前建成的第 一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，利用兩顆地球靜止軌道衛(wèi)
星，為地面、海上以及空中用戶提供導(dǎo)航定位服務(wù)。與GPS相比，北斗定 位系統(tǒng)具有衛(wèi)星數(shù)目少，全天候快速定位并具有簡單報(bào)文通信功能等優(yōu)點(diǎn)。 但由于北斗系統(tǒng)的有源定位方式和區(qū)域覆蓋能力，給艦艇平臺的廣泛應(yīng)用帶 來了一定的限制。為了解決有源定位帶來的隱蔽性和安全性問題，實(shí)現(xiàn)北斗 無源定位方式成為海軍艦艇應(yīng)用北斗系統(tǒng)急需解決的根本性問題。
目前，"北斗三星+大地高"的無源定位方式為海上等用戶廣泛采用。 但是，北斗三星的定位幾何圖形不好，致使在低緯度地區(qū)的定位精度很差。
目前，常用的提高無源北斗定位精度的方法，有通過對衛(wèi)星位置的精確 計(jì)算來提高定位精度的方法，它主要運(yùn)用龍格庫塔擬合法來準(zhǔn)確推算北斗衛(wèi) 星的軌跡；有通過減小偽距測量誤差來提高定位精度的方法，它主要考慮衛(wèi) 星鐘差、大氣折射、多路徑等對偽距測量帶來的影響；還有通過改變定位解 算方法來提高定位精度，它主要是用星際差分定位模型加上對高程的約束來 實(shí)現(xiàn)的。但是，這些方法都不能從本質(zhì)上解決無源定位誤差大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在于需要提供一種提高北斗系統(tǒng)中無源 定位精度的方法，可以從根本上解決無源定位誤差大的問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了 一種提高北斗系統(tǒng)中無源定位精度的方法，所述北斗系統(tǒng)中的每顆衛(wèi)星均包含兩個(gè)波束，包括
根據(jù)所述每顆衛(wèi)星的兩個(gè)波束的信噪比的大小關(guān)系，以及所述兩個(gè)波束 的信噪比計(jì)數(shù)器的值的大小關(guān)系，對所述兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值進(jìn)行 加減操作；
判斷所述加減操作后的波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到預(yù)設(shè)的信噪 比計(jì)數(shù)值門限；
對于信噪比計(jì)數(shù)器的值達(dá)到所述信噪比計(jì)數(shù)值門限的波束，再判斷環(huán)路 跟蹤是否穩(wěn)定；
所述環(huán)路跟蹤穩(wěn)定時(shí)，采用所述信噪比計(jì)數(shù)器的值達(dá)到所述信噪比計(jì)數(shù) 值門限的波束參與所述無源定位。
優(yōu)選地，所述加減:澡作，包括
如果每顆衛(wèi)星兩個(gè)波束的信噪比均大于等于預(yù)設(shè)的信噪比門限值，
若某一波束與另一波束的信噪比之差大于等于預(yù)設(shè)的信噪比差值第一 門限，且所述某一波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值小于所述信噪比計(jì)數(shù)值門限，則 將所述某一波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值加一；所述另一波束的信噪比與所述信 噪比門限值之差大于等于預(yù)設(shè)的信噪比差值第二門限，則將所述另一波束的 信噪比計(jì)數(shù)器的值加一，否則減二；
若所述某一波束與另一波束的信噪比之差小于所述信噪比差值第一門 限，且兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值均小于所述信噪比計(jì)數(shù)值門限，則將兩 個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值均加一；
如果每顆衛(wèi)星兩個(gè)波束的信噪比均小于所述信噪比門限值，且兩個(gè)波束 的信噪比計(jì)數(shù)器的值均大于1,則將兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值均減二；
如果每顆衛(wèi)星兩個(gè)波束中，某一波束的信噪比大于等于所述信噪比門限 值，另一波束小于所述信噪比門限值，且所述某一波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值 小于所述信噪比計(jì)數(shù)值門限，則將所述某一波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值加一； 若所述另一波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值大于1,則將所述另一波束的信噪比計(jì) 數(shù)器的值減二。
優(yōu)選地，根據(jù)Costas環(huán)誤差判斷所述環(huán)路跟蹤是否穩(wěn)定。優(yōu)選地，Costas環(huán)誤差計(jì)數(shù)器的值小于預(yù)設(shè)的Costas環(huán)誤差計(jì)數(shù)值門限 時(shí)，判斷為所述環(huán)路跟蹤穩(wěn)定。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用信噪比加減法，從#>本上解決了北斗系統(tǒng) 中無源定位精度誤差大的問題。


圖1是本發(fā)明方法實(shí)施例的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對本發(fā)明 如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解 并據(jù)以實(shí)施。
本發(fā)明通過對大量定位測試結(jié)果進(jìn)行分析，得出北斗無源定位誤差大， 主要是由于信號的強(qiáng)弱和環(huán)路跟蹤的穩(wěn)定性引起的。因此，本發(fā)明技術(shù)方案 根據(jù)每個(gè)波束信噪比的大小和載波跟蹤環(huán)路誤差的大小，消除了定位誤差大 的問題，從根本上解決了定位誤差大的問題。
"北斗一號"系統(tǒng)共有3顆衛(wèi)星，6個(gè)波束。要實(shí)現(xiàn)無源定位，就需要 用到該3顆衛(wèi)星的各1個(gè)波束信號，這樣就存在讓每顆衛(wèi)星兩個(gè)波束中哪個(gè) 波束來參與定位的問題。可通過對每個(gè)波束信噪比的穩(wěn)定性以及載波跟蹤環(huán) 路的穩(wěn)定性，來判斷讓哪個(gè)波束參與定位，本發(fā)明提出采用信噪比加減法來 完成。該方法首先判斷每顆衛(wèi)星的兩個(gè)波束是否大于等于預(yù)設(shè)的信噪比門限 值，以此來對波束的信噪比計(jì)數(shù)器進(jìn)行操作，從而判斷波束信噪比是否穩(wěn)定 在某一范圍之內(nèi)。然后結(jié)合環(huán)路跟蹤的穩(wěn)定性對定位誤差造成的影響，實(shí)現(xiàn) 了以波束信噪比的穩(wěn)定性和環(huán)路跟蹤的穩(wěn)定性，作為對波束是否參與定位的 依據(jù)。
本發(fā)明中的信噪比加減法，是通過對一信噪比計(jì)數(shù)器的值進(jìn)行加一或減 二操作來實(shí)現(xiàn)的，其中信噪比計(jì)數(shù)器的值在1到預(yù)設(shè)的信噪比計(jì)數(shù)值門限之間。圖1為本發(fā)明方法實(shí)施例的流程示意圖。如圖1所示，該方法實(shí)施例主
要包括如下步驟
步驟SllO，根據(jù)每顆衛(wèi)星的兩個(gè)波束的信噪比的大小關(guān)系，以及兩個(gè) 波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值的大小關(guān)系，對兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值進(jìn)行 力口減操作；
步驟S120，判斷該加減操作后的波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到預(yù) 設(shè)的信噪比計(jì)數(shù)值門限；
步驟S130,對于信噪比計(jì)數(shù)器的值達(dá)到信噪比計(jì)數(shù)值門限的波束，進(jìn) 一步判斷環(huán)路跟蹤是否穩(wěn)定；
步驟S140，環(huán)路跟蹤穩(wěn)定時(shí)，采用信噪比計(jì)數(shù)器的值達(dá)到信噪比計(jì)數(shù) 值門限的波束參與無源定位。
上述判斷環(huán)路跟蹤是否穩(wěn)定，是根據(jù)Costas環(huán)誤差來進(jìn)行的。如果 Costas環(huán)誤差計(jì)數(shù)器的值小于預(yù)設(shè)的Costas環(huán)誤差計(jì)數(shù)值門限時(shí)，判斷為環(huán) 路跟蹤穩(wěn)定。
因每顆衛(wèi)星有兩個(gè)波束，故根據(jù)兩個(gè)波束的信噪比的大小關(guān)系，以及兩 個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值的大小關(guān)系，分四種情況來對本發(fā)明中的信噪比 加減法進(jìn)4于介紹。
第一種情況
每顆衛(wèi)星的兩個(gè)波束的信噪比，均大于等于預(yù)設(shè)的信噪比門限值。在這 種情況下，分為四種情形，以一顆衛(wèi)星的兩個(gè)波束，來詳細(xì)說明信噪比計(jì)數(shù) 器的值的具體差異所導(dǎo)致的不同4喿作。
第一種情形波束l的信噪比與波束2的信噪比之差，大于等于預(yù)設(shè)的 信噪比差值第一門限，并且波束1的信噪比計(jì)數(shù)器的值小于預(yù)設(shè)的信噪比計(jì) 數(shù)值門限，則將波束l的信噪比計(jì)數(shù)器的值加一。此時(shí)，若波束2的信噪比 與預(yù)設(shè)的信噪比門限值之差，大于等于預(yù)設(shè)的信噪比差值第二門限，且波束 2的信噪比計(jì)數(shù)器的值小于信噪比計(jì)數(shù)值門限，則將波束2的信噪比計(jì)數(shù)器 的^t加一，否則減二。
第二種情形波束l的信噪比與波束2的信噪比之差，小于預(yù)設(shè)的信噪比差值第一門限。此時(shí)，若兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值，均小于預(yù)設(shè)的信 噪比計(jì)數(shù)值門限，則將兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值均加一。
第三種情形波束2的信噪比與波束1的信噪比之差，大于等于預(yù)設(shè)的 信噪比差值第一門限，并且波束2的信噪比計(jì)數(shù)器的值小于預(yù)設(shè)的信噪比計(jì) 數(shù)值門限，則將波束2的信噪比計(jì)數(shù)器的值加一。此時(shí)，若波束l的信噪比 與預(yù)設(shè)的信噪比門限值之差，大于等于預(yù)設(shè)的信噪比差值第二門限，且波束 1的信噪比計(jì)數(shù)器的值小于預(yù)設(shè)的信噪比計(jì)數(shù)值門限，則將波束1的信噪比 計(jì)數(shù)器的值加一，否則就減二。
第四種情形波束2的信噪比與波束1的信噪比之差，小于預(yù)設(shè)的信噪 比差值第一門限。此時(shí)，若兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值，均小于預(yù)設(shè)的信 噪比計(jì)數(shù)值門限，則兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值均加一。
第二種情況
每顆衛(wèi)星的兩個(gè)波束中只有波束1的信噪比大于等于預(yù)設(shè)的信噪比門 限值。此時(shí)，若波束l的信噪比計(jì)數(shù)器的值，小于預(yù)設(shè)的信噪比計(jì)數(shù)值門限， 則將波束l的信噪比計(jì)數(shù)器的值加一；同時(shí)，若波束2的信噪比計(jì)數(shù)器的值 大于l,則將波束2的信噪比計(jì)數(shù)器的值減二。
第三種情況
每顆衛(wèi)星的兩個(gè)波束中只有波束2的信噪比大于等于預(yù)設(shè)的信噪比門 限值。此時(shí)，若波束2的信噪比計(jì)數(shù)器的值，小于預(yù)設(shè)的信噪比計(jì)數(shù)值門限， 則將波束2的信噪比計(jì)數(shù)器的值加一；同時(shí)，若波束1的信噪比計(jì)數(shù)器的值 大于1，則將波束1的信噪比計(jì)數(shù)器的值減二。
第四種情況
每顆衛(wèi)星的兩個(gè)波束的信噪比均小于預(yù)設(shè)的信噪比門限值。此時(shí)，若兩 個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值均大于1,則將兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值均 減二。
上述四種情況下，若某波束的信噪比計(jì)數(shù)器值經(jīng)過加減操作后，達(dá)到預(yù) 設(shè)的信噪比計(jì)數(shù)值門限，則還需要繼續(xù)對該波束的環(huán)路跟蹤穩(wěn)定性進(jìn)行判 斷，如果環(huán)路也能穩(wěn)定跟蹤，則讓該波束來參與定位，否則該波束就不能參與定位。
在上述前三種情況下，雖然某一波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值達(dá)到預(yù)設(shè)的信 噪比計(jì)數(shù)值門限，但該波束并不一定能夠參與定位。此時(shí)，還要考慮另外一 個(gè)條件，即環(huán)路跟蹤的穩(wěn)定性。通過大量定位數(shù)據(jù)分析，可以得知碼跟蹤環(huán) 誤差一般都很小。在碼跟蹤環(huán)路穩(wěn)定后到定位結(jié)果輸出這段時(shí)間內(nèi)，碼跟蹤 誤差大于等于預(yù)設(shè)的碼跟蹤誤差門限的情形，發(fā)生概率維持在某一很小的范
圍之內(nèi)，對定位誤差的影響可以忽略不計(jì)。然而，在這段時(shí)間內(nèi)Costas環(huán) 誤差大于等于預(yù)設(shè)的Costas環(huán)誤差計(jì)數(shù)值門限的情形，發(fā)生概率是不穩(wěn)定 的，實(shí)時(shí)測出的Costas環(huán)誤差大于等于預(yù)i殳的Costas環(huán)誤差計(jì)數(shù)值門限的 個(gè)數(shù)可能超過預(yù)設(shè)的Costas環(huán)誤差計(jì)數(shù)門限，從而對定位結(jié)果影響極大。 因此，某一波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值雖然達(dá)到預(yù)設(shè)的信噪比計(jì)數(shù)值門限，但 在實(shí)時(shí)得到的Costas環(huán)誤差計(jì)數(shù)器的值大于等于預(yù)設(shè)的Costas環(huán)誤差計(jì)數(shù) 門限的情況下，也不能讓該波束來參與定位，否則就能用該波束來定位。
由上述內(nèi)容可見，波束信噪比是否穩(wěn)定在某一范圍之內(nèi)，是波束能否參 與定位的首要條件。在這個(gè)首要條件滿足的情況下，還需要滿足載波跟蹤環(huán) 路的穩(wěn)定性條件。這兩個(gè)條件都滿足，說明在此衛(wèi)星信號強(qiáng)度下接收機(jī)能穩(wěn) 定跟蹤衛(wèi)星信號，滿足這兩個(gè)條件的波束參與到定位過程中時(shí)，可以明顯提 高定位精度。
本發(fā)明通過信噪比加減法，提高了定位精度，從根本上解決了北斗系統(tǒng) 中無源定位精度誤差大的問題。
雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本 發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi) 的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的 形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所 附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種提高北斗系統(tǒng)中無源定位精度的方法，所述北斗系統(tǒng)中的每顆衛(wèi)星均包含兩個(gè)波束，其特征在于，包括根據(jù)所述每顆衛(wèi)星的兩個(gè)波束的信噪比的大小關(guān)系，以及所述兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值的大小關(guān)系，對所述兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值進(jìn)行加減操作；判斷所述加減操作后的波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到預(yù)設(shè)的信噪比計(jì)數(shù)值門限；對于信噪比計(jì)數(shù)器的值達(dá)到所述信噪比計(jì)數(shù)值門限的波束，再判斷環(huán)路跟蹤是否穩(wěn)定；所述環(huán)路跟蹤穩(wěn)定時(shí)，采用所述信噪比計(jì)數(shù)器的值達(dá)到所述信噪比計(jì)數(shù)值門限的波束參與所述無源定位。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述加減操作，包括如果每顆衛(wèi)星兩個(gè)波束的信噪比均大于等于預(yù)設(shè)的信噪比門限值，若某一波束與另一波束的信噪比之差大于等于預(yù)設(shè)的信噪比差值第一 門限，且所述某一波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值小于所述信噪比計(jì)數(shù)值門限，則 將所述某一波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值加一；所述另一波束的信噪比與所述信 噪比門限值之差大于等于預(yù)設(shè)的信噪比差值第二門限，則將所述另一波束的 信噪比計(jì)數(shù)器的值加一，否則減二；若所述某一波束與另一波束的信噪比之差小于所述信噪比差值第一門 限，且兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值均小于所述信噪比計(jì)數(shù)值門限，則將兩 個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值均加一；如果每顆衛(wèi)星兩個(gè)波束的信噪比均小于所述信噪比門限值，且兩個(gè)波束 的信噪比計(jì)數(shù)器的值均大于1，則將兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值均減二；如果每顆衛(wèi)星兩個(gè)波束中，某一波束的信噪比大于等于所述信噪比門限 值，另一波束小于所述信噪比門限值，且所述某一波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值 小于所述信噪比計(jì)數(shù)值門限，則將所述某一波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值加一；若所述另一波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值大于1,則將所述另一波束的信噪比計(jì) 數(shù)器的值減二。
3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于 根據(jù)Costas環(huán)誤差判斷所述環(huán)路跟蹤是否穩(wěn)定。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于Costas環(huán)誤差計(jì)數(shù)器的值小于預(yù)設(shè)的Costas環(huán)誤差計(jì)數(shù)值門限時(shí)，判斷 為所述環(huán)路跟蹤穩(wěn)定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高北斗系統(tǒng)中無源定位精度的方法，可以從根本上解決無源定位誤差大的問題。該方法包括根據(jù)每顆衛(wèi)星的兩個(gè)波束的信噪比的大小關(guān)系，以及兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值的大小關(guān)系，對兩個(gè)波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值進(jìn)行加減操作；判斷加減操作后的波束的信噪比計(jì)數(shù)器的值是否達(dá)到預(yù)設(shè)的信噪比計(jì)數(shù)值門限；對于信噪比計(jì)數(shù)器的值達(dá)到信噪比計(jì)數(shù)值門限的波束，再判斷環(huán)路跟蹤是否穩(wěn)定；環(huán)路跟蹤穩(wěn)定時(shí)，采用信噪比計(jì)數(shù)器的值達(dá)到信噪比計(jì)數(shù)值門限的波束參與無源定位。本發(fā)明從根本上解決了北斗系統(tǒng)中無源定位精度誤差大的問題。
文檔編號G01S5/02GK101587183SQ20091008659
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者(請求不公開姓名) 申請人:北京北斗星通導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司