本發(fā)明屬于導(dǎo)航測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種導(dǎo)航模擬器測(cè)試的歷元對(duì)齊方法和偽距測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

在衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS，Global Positioning System)和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS，Global Navigation Satellite System)的星座和信號(hào)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證過(guò)程和相關(guān)監(jiān)測(cè)接收機(jī)及用戶(hù)設(shè)備的測(cè)試中，導(dǎo)航模擬器都擔(dān)任著不可或缺的角色，因此導(dǎo)航模擬器本身的性能如何也至關(guān)重要，因此需要對(duì)導(dǎo)航模擬器進(jìn)行相關(guān)的性能測(cè)試。在導(dǎo)航模擬器的測(cè)試中，無(wú)論使用何種測(cè)試方法，如使用高性能的軟件GNSS接收機(jī)與模擬器形成閉合回路來(lái)完成模擬器性能測(cè)試的閉環(huán)測(cè)試法，測(cè)試的前提條件是歷元的對(duì)齊，因此，在導(dǎo)航模擬器的測(cè)試中，歷元的對(duì)齊顯得尤為重要。

現(xiàn)有技術(shù)中，常用的對(duì)齊方式包括1PPS信號(hào)對(duì)齊和多星狀態(tài)下PVT解算對(duì)齊的方式。1PPS信號(hào)對(duì)齊方式是指模擬器輸出一個(gè)1PPS信號(hào)，接收機(jī)通過(guò)這個(gè)外部輸入的1PPS信號(hào)實(shí)現(xiàn)同步。但是，1PPS是模擬器設(shè)備提供的信號(hào)，實(shí)際中1PPS信號(hào)的上升/下降沿的波動(dòng)可能會(huì)長(zhǎng)達(dá)幾納秒甚至幾十納秒，歷元對(duì)齊的精度低，從而影響測(cè)試的結(jié)果。同時(shí)，1PPS信號(hào)對(duì)齊的方式還需要占用一個(gè)單獨(dú)的通道，增加了導(dǎo)航測(cè)試的難度和復(fù)雜度。多星狀態(tài)下PVT解算對(duì)齊的方式是指多星狀態(tài)下在進(jìn)行PVT解算后，通過(guò)內(nèi)插來(lái)實(shí)現(xiàn)歷元對(duì)齊。但是，多星狀態(tài)下，為避免多星間的互相干擾降低導(dǎo)航信號(hào)質(zhì)量，需要采用單星的測(cè)試環(huán)境，而此時(shí)無(wú)法進(jìn)行PVT解算，所以給模擬器和接收機(jī)的時(shí)間對(duì)齊帶來(lái)了困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種導(dǎo)航模擬器測(cè)試中的歷元對(duì)齊方法和偽距測(cè)量方法，通過(guò)單星授時(shí)，實(shí)現(xiàn)在單星環(huán)境下模擬器和接收機(jī)的歷元對(duì)齊，提高偽距精度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種導(dǎo)航模擬器測(cè)試中的歷元對(duì)齊方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1，由接收機(jī)碼環(huán)得出粗略信號(hào)發(fā)射時(shí)間t_t0；

步驟2，計(jì)算衛(wèi)星鐘差δt_clk；

步驟3，將所述初始信號(hào)發(fā)射時(shí)間t_t0修正為第一修正信號(hào)發(fā)射時(shí)間t_t1＝t_t0-δt_clk；

步驟4，將所述第一修正信號(hào)發(fā)射時(shí)間t_t1進(jìn)行相對(duì)論修正，修正為第二修正信號(hào)發(fā)射時(shí)間t_t＝t_t1-Δt_rel(t_t1)；其中，Δt_rel(t_t1)為相對(duì)論修正項(xiàng)；

步驟5，設(shè)定信號(hào)傳播時(shí)間的初始估計(jì)值Δt₀；

步驟6，通過(guò)t_r0＝t_t+Δt₀對(duì)接收時(shí)間t_r0進(jìn)行初始化；

步驟7，在ECEF坐標(biāo)系下計(jì)算衛(wèi)星當(dāng)前時(shí)刻t的位置x_si(t_t)、y_si(t_t)、z_si(t_t)；其中，i為迭代指示變量，且在步驟8至步驟11中具有相同含義；

步驟8，計(jì)算信號(hào)的理論傳播時(shí)間：

其中x(t_ri)、y(t_ri)和z(t_ri)為先驗(yàn)的用戶(hù)位置；

步驟9，計(jì)算信號(hào)的實(shí)際傳播時(shí)間Δt_i+1＝τ_i+δt_iono+δt_tropo；其中，δt_iono為電離層延遲，δt_tropo為對(duì)流層延遲；

步驟10，將所述初始化的接收時(shí)間修正為t_r，i+1＝t_t+Δt_i+1；

步驟11，將i變量增加一個(gè)計(jì)數(shù)值，當(dāng)i小于指定迭代次數(shù)N時(shí)，重復(fù)步驟7至步驟10；當(dāng)i達(dá)到指定迭代次數(shù)N時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟12；

步驟12，輸出修正后的接收時(shí)間t_r,N為對(duì)齊歷元。

上述方案中，所述計(jì)算衛(wèi)星鐘差δt_clk，進(jìn)一步為：

通過(guò)

δt_clk＝a_f0+a_f1(t_t0-t_oc)+a_f2(t_t0-t_oc)²-T_GD

計(jì)算衛(wèi)星鐘差δt_clk，其中，

t_oc為衛(wèi)星鐘的參考時(shí)間，T_GD為單頻群延遲修正值，a_f0為星鐘偏差修正值，a_f1為衛(wèi)星鐘漂修正值，a_f2為衛(wèi)星鐘漂速率的修正值。

上述方案中，所述先驗(yàn)的用戶(hù)位置由導(dǎo)航模擬器提供；

所述電離層延遲δt_iono、對(duì)流層延遲δt_tropo由導(dǎo)航模擬器提供。

上述方案中，所述指定迭代次數(shù)N為2。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種導(dǎo)航模擬器測(cè)試中的偽距測(cè)量方法，所述方法包括權(quán)利要求1中所述的步驟1至步驟11，所述方法還包括：

步驟13，通過(guò)ρ＝c(Δt-δt_clk-Δt_rel)計(jì)算信號(hào)的偽距；其中，C為光速，Δt為實(shí)際傳播時(shí)間。

上述方案中，所述計(jì)算衛(wèi)星鐘差δt_clk，進(jìn)一步為：

通過(guò)

δt_clk＝a_f0+a_f1(t_t0-t_oc)+a_f2(t_t0-t_oc)²-T_GD

計(jì)算衛(wèi)星鐘差δt_clk，其中，

t_oc為衛(wèi)星鐘的參考時(shí)間，T_GD為單頻群延遲修正值，a_f0為星鐘偏差修正值，a_f1為衛(wèi)星鐘漂修正值，a_f2為衛(wèi)星鐘漂速率的修正值。

上述方案中，所述先驗(yàn)的用戶(hù)位置由導(dǎo)航模擬器提供；

所述電離層延遲δt_iono、對(duì)流層延遲δt_tropo由導(dǎo)航模擬器提供。

上述方案中，所述指定迭代次數(shù)N為2。

本發(fā)明實(shí)施例的一種導(dǎo)航模擬器測(cè)試中的歷元對(duì)齊方法和偽距測(cè)量方法，所述方法包括：由接收機(jī)碼環(huán)得出粗略信號(hào)發(fā)射時(shí)間t_t0；對(duì)初始信號(hào)發(fā)射時(shí)間的兩次修正，分別為利用衛(wèi)星鐘差δt_clk修正和相對(duì)論修正；然后設(shè)定信號(hào)傳播時(shí)間的初始估計(jì)值Δt₀并通過(guò)初始估計(jì)值對(duì)接收時(shí)間t_r0進(jìn)行初始化；而后在計(jì)算出衛(wèi)星當(dāng)前時(shí)刻t的位置x_si(t_t)、y_si(t_t)、z_si(t_t)的基礎(chǔ)上，計(jì)算信 號(hào)的理論傳播時(shí)間，并利用電離層延遲和對(duì)流層延遲進(jìn)一步計(jì)算信號(hào)的實(shí)際傳播時(shí)間，進(jìn)而對(duì)所述初始化的接收時(shí)間進(jìn)行修正，并經(jīng)過(guò)適當(dāng)次數(shù)的循環(huán)修正后，得到修正后的接收時(shí)間t_r,N。其中，計(jì)算信號(hào)的理論傳播時(shí)間時(shí)用到先驗(yàn)的用戶(hù)位置信息。所述先驗(yàn)的用戶(hù)位置信息以及所述的電離層延遲和對(duì)流層延遲可以由導(dǎo)航模擬器提供，從而實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航模擬器測(cè)試中，在單星測(cè)試環(huán)境下的歷元對(duì)齊，同時(shí)，通過(guò)適當(dāng)次數(shù)迭代計(jì)算，例如進(jìn)行兩次迭代，從而求得精確的接收時(shí)間，提高了對(duì)齊精度。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行偽距計(jì)算，提高了偽距精度。本發(fā)明實(shí)施例的方案不局限于某個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)或信號(hào)，可適用于所有的導(dǎo)航系統(tǒng)及導(dǎo)航系統(tǒng)各種類(lèi)型的信號(hào)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的導(dǎo)航模擬器測(cè)試中的歷元對(duì)齊方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的導(dǎo)航模擬器測(cè)試中的偽距測(cè)量方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱(chēng)元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或 者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無(wú)線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。

為便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的導(dǎo)航模擬器測(cè)試中的歷元對(duì)齊方法流程示意圖。

如圖1所示，本實(shí)施例的導(dǎo)航模擬器測(cè)試中的歷元對(duì)齊方法，包括如下步驟：

步驟1，由接收機(jī)碼環(huán)得出粗略信號(hào)發(fā)射時(shí)間t_t0。

步驟2，計(jì)算衛(wèi)星鐘差δt_clk。

本步驟中計(jì)算衛(wèi)星鐘差δt_clk，進(jìn)一步為：

通過(guò)δt_clk＝a_f0+a_f1(t_t0-t_oc)+a_f2(t_t0-t_oc)²-T_GD計(jì)算衛(wèi)星鐘差δt_clk，其中，t_oc為衛(wèi)星鐘的參考時(shí)間，T_GD為單頻群延遲修正值，a_f0為星鐘偏差修正值，a_f1為衛(wèi)星鐘漂修正值，a_f2為衛(wèi)星鐘漂速率的修正值。

步驟3，將所述初始信號(hào)發(fā)射時(shí)間t_t0修正為第一修正信號(hào)發(fā)射時(shí)間t_t1＝t_t0-δt_clk。

本步驟是對(duì)初始信號(hào)發(fā)射時(shí)間的第一次修正，即通過(guò)衛(wèi)星鐘差對(duì)所述信號(hào)發(fā)射時(shí)間進(jìn)行修正。

步驟4，將所述第一修正信號(hào)發(fā)射時(shí)間t_t1進(jìn)行相對(duì)論修正，修正為第二修正信號(hào)發(fā)射時(shí)間t_t＝t_t1-Δt_rel(t_t1)；其中，Δt_rel(t_t1)為相對(duì)論修正項(xiàng)。

本步驟是對(duì)初始信號(hào)發(fā)射時(shí)間的第二次修正。

步驟5，設(shè)定信號(hào)傳播時(shí)間的初始估計(jì)值Δt₀。

本步驟中，Δt₀根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定，如GPS信號(hào)一般設(shè)為0.075秒。

步驟6，通過(guò)t_r0＝t_t+Δt₀對(duì)接收時(shí)間t_r0進(jìn)行初始化。

本步驟通過(guò)所設(shè)定的信號(hào)傳播時(shí)間的初始估計(jì)值及修正后的信號(hào)發(fā)射時(shí)間，對(duì)接收時(shí)間進(jìn)行初始化。其中，t_r0中的下標(biāo)中的0表示初始，r表示接收。后續(xù)進(jìn)行第一次修正后，則下標(biāo)標(biāo)記為r1，進(jìn)行第i次修正后，則下標(biāo)標(biāo)記為ri，相應(yīng)的，每一次修正，都是一次迭代的計(jì)算，因此，這里的i即為迭代指示變量。在步驟7至步驟11中具有相同含義。

步驟7，在ECEF坐標(biāo)系下計(jì)算衛(wèi)星當(dāng)前時(shí)刻t的位置x_si(t_t)、y_si(t_t)、z_si(t_t)。

本步驟中的ECEF坐標(biāo)系，即為地心地固坐標(biāo)系(Earth-Centered Earth-Fixed)。

步驟8，計(jì)算信號(hào)的理論傳播時(shí)間：

其中x(t_ri)、y(t_ri)和z(t_ri)為先驗(yàn)的用戶(hù)位置。

本步驟即是根據(jù)先驗(yàn)的用戶(hù)位置及步驟7中計(jì)算的衛(wèi)星的時(shí)刻位置，計(jì)算信號(hào)的理論傳播時(shí)間。這里先驗(yàn)的用戶(hù)位置，可以由導(dǎo)航模擬器提供，也可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)設(shè)定。

步驟9，計(jì)算信號(hào)的實(shí)際傳播時(shí)間Δt_i+1＝τ_i+δt_iono+δt_tropo；其中，δt_iono為電離層延遲，δt_tropo為對(duì)流層延遲。

本步驟中的電離層延遲δt_iono、對(duì)流層延遲δt_tropo可以由導(dǎo)航模擬器提供。

步驟10，將所述初始化的接收時(shí)間修正為t_r，i+1＝t_t+Δt_i+1。

步驟11，將i變量增加一個(gè)計(jì)數(shù)值，當(dāng)i小于指定迭代次數(shù)N時(shí)，重復(fù)步驟7至步驟10；當(dāng)i達(dá)到指定迭代次數(shù)N時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟12。

本步驟中的N為正整數(shù)，通常情況下大于等于2，一般可以為2，也可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)設(shè)定。

步驟12，輸出修正后的接收時(shí)間t_r,N為對(duì)齊歷元。

可以看到，通過(guò)迭代后，最終輸出的接收歷元t_r與發(fā)射歷元t_t相對(duì)應(yīng)，若模擬器也輸出t_t相對(duì)應(yīng)的接收時(shí)間，就可實(shí)現(xiàn)歷元對(duì)齊。另外，普通接收機(jī)的偽距是通過(guò)接收時(shí)間減去發(fā)射時(shí)間得到的，這里的接收時(shí)間中包含了時(shí)間解算的誤差，發(fā)射時(shí)間中包含了粗略碼相位測(cè)量噪聲，所以偽距精度較低。而上式中的偽距是通過(guò)衛(wèi)星位置和先驗(yàn)的接收機(jī)位置得出的，精度較高。

由此可以看出，本實(shí)施例所提供的導(dǎo)航模擬器測(cè)試中的歷元對(duì)齊方法，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航模擬器測(cè)試中，在單星測(cè)試環(huán)境下的歷元對(duì)齊，同時(shí)，通過(guò)適當(dāng)次數(shù)迭代計(jì)算，例如進(jìn)行兩次迭代，從而求得精確的接收時(shí)間，提高了對(duì)齊精度。另外，本發(fā)明實(shí)施例的方案不局限于某個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)或信號(hào)，可適用于所有的導(dǎo)航系統(tǒng)及導(dǎo)航系統(tǒng)各種類(lèi)型的信號(hào)。

圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的導(dǎo)航模擬器測(cè)試中的偽距測(cè)量方法流程示意圖。

如圖2所示，本實(shí)施例的導(dǎo)航模擬器測(cè)試中的偽距測(cè)量方法，包括第一實(shí)施例的步驟1至步驟12，還包括：

步驟13，通過(guò)ρ＝c(Δt-δt_clk-Δt_rel)計(jì)算信號(hào)的偽距，其中，C為光速，Δt為實(shí)際傳播時(shí)間。

本實(shí)施例所提供的導(dǎo)航模擬器測(cè)試中的偽距測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航模擬器測(cè)試中，在單星測(cè)試環(huán)境下的偽距高精度測(cè)量。本實(shí)施例通過(guò)適當(dāng)次數(shù)迭代計(jì)算，例如進(jìn)行兩次迭代，從而求得精確的接收時(shí)間，提高了歷元對(duì)齊精度及偽距測(cè)量精度。另外，本發(fā)明實(shí)施例的方案不局限于某個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)或信號(hào)，可適用于所有的導(dǎo)航系統(tǒng)及導(dǎo)航系統(tǒng)各種類(lèi)型的信號(hào)。

通過(guò)以上的實(shí)施方式的描述可知，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助軟件加必需的通用硬件平臺(tái)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中，如ROM/RAM、磁碟、光盤(pán)等，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例或者實(shí)施例的某些部分所述的方法。

本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對(duì)于裝置或系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述得比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法實(shí)施例的部分說(shuō)明即可。以上所描述的裝置及系統(tǒng)實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下，即可以理解并實(shí)施。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。