本實(shí)用新型屬于衛(wèi)星導(dǎo)航和測(cè)量、測(cè)繪技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于北斗導(dǎo)航的事后測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的原理是，北斗衛(wèi)星發(fā)射經(jīng)過(guò)編碼調(diào)制的連續(xù)波無(wú)線電信號(hào)，編碼中載有衛(wèi)星信號(hào)準(zhǔn)確的發(fā)射時(shí)間以及不同的時(shí)間衛(wèi)星在空間的準(zhǔn)確位置(星歷)等信息。衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)在接收到衛(wèi)星發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)后，便能從測(cè)量出信號(hào)的到達(dá)時(shí)間算出衛(wèi)星在空間中傳播的時(shí)間，再用這個(gè)傳播時(shí)間乘以信號(hào)在空間的傳播速度(光速)，便能求出接收機(jī)與衛(wèi)星之間的距離。由于北斗接收機(jī)時(shí)鐘和衛(wèi)星時(shí)鐘存在誤差，因此北斗接收機(jī)測(cè)得的信號(hào)傳播時(shí)間存在一個(gè)時(shí)鐘誤差，由該時(shí)間計(jì)算出的距離并不是接收機(jī)與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，因此稱之為偽距。該時(shí)鐘誤差可作為未知量通過(guò)解算方程得到，因此接收機(jī)測(cè)得與4顆以上衛(wèi)星之間偽距便可以解算出接收機(jī)的自身位置實(shí)現(xiàn)定位。

北斗北斗接收機(jī)完成定位必須得到與四顆以上衛(wèi)星的偽距測(cè)量值和衛(wèi)星位置信息，其中衛(wèi)星位置信息及其他信息可通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航電文中的星歷數(shù)據(jù)獲取；偽距測(cè)量值是通過(guò)偽碼相關(guān)后得到本地接收時(shí)刻和衛(wèi)星發(fā)射時(shí)刻的時(shí)間差乘以光速得到。

目前北斗接收機(jī)在無(wú)星歷數(shù)據(jù)的條件下實(shí)現(xiàn)定位需要18s-50s時(shí)間。衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)也可以通過(guò)星歷注入的方式注入到接收機(jī)中。將有效的衛(wèi)星星歷事先注入到北斗接收機(jī)中，北斗接收機(jī)正常收星大約需要6s～12s實(shí)現(xiàn)幀同步后，即可實(shí)現(xiàn)北斗接收機(jī)快速定位。該方式由于受限于現(xiàn)有北斗導(dǎo)航系統(tǒng)當(dāng)行電文技術(shù)體制，6s以內(nèi)短時(shí)飛行軌跡的測(cè)量將無(wú)法完成，這是因?yàn)楝F(xiàn)有的北斗系統(tǒng)設(shè)計(jì)和北斗接收機(jī)工作原理，在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法完成幀同步獲得偽距信息，飛行軌跡工作的短時(shí)間內(nèi)北斗接收機(jī)無(wú)法完成定位。因此，假如飛行軌跡只有6s左右，或者需要測(cè)量飛行軌跡的前6s的軌跡數(shù)據(jù)，那么該技術(shù)方法無(wú)法做到。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題，提供一種基于北斗導(dǎo)航的事后測(cè)量系統(tǒng)，可得到北斗接收機(jī)飛行時(shí)前6s的軌跡數(shù)據(jù)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下，一種基于北斗導(dǎo)航的事后測(cè)量系統(tǒng)，包括載體北斗接收機(jī)和基準(zhǔn)北斗接收機(jī)，所述載體北斗接收機(jī)安裝于運(yùn)行測(cè)量載體中，所述基準(zhǔn)北斗接收機(jī)置于測(cè)量位置附近，所述載體北斗接收機(jī)和基準(zhǔn)北斗接收機(jī)均與北斗衛(wèi)星通信，分別接收衛(wèi)星信號(hào)并A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行存儲(chǔ)，所述北斗接收機(jī)存儲(chǔ)后的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配處理得到定位數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述載體北斗接收機(jī)由信號(hào)接收單元、頻率變換單元、存儲(chǔ)記錄器和電源單元組成，所述信號(hào)接收單元與頻率變換單元連接，所述頻率變換單元與存儲(chǔ)記錄器連接。

優(yōu)選地，所述信號(hào)接收單元包括接收天線和前置放大器，所述頻率變換單元包括依次連接的基準(zhǔn)振蕩器、頻率合成器、下變頻器和A/D轉(zhuǎn)換器，所述前置放大器與下變頻器連接，所述A/D轉(zhuǎn)換器還與存儲(chǔ)記錄器連接。

優(yōu)選地，所述接收天線采用模式為雙天線合路輸入模式。

本實(shí)用新型具有的有益效果在于：本實(shí)用新型可得到載體北斗接收機(jī)收星1s后的定位數(shù)據(jù)，解決了傳統(tǒng)北斗接收機(jī)無(wú)法得到收星后6s以內(nèi)定位數(shù)據(jù)的問(wèn)題，可在短時(shí)飛行載體軌跡外測(cè)中應(yīng)用(例如飛行全過(guò)程只有6s以內(nèi)的載體，其飛行軌跡參數(shù)精確測(cè)量)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為基準(zhǔn)北斗接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為載體北斗接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說(shuō)明，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下只是介紹本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，并不在于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

如圖1所示，具體的方案如下，包括基準(zhǔn)北斗接收機(jī)和載體北斗接收機(jī)，基準(zhǔn)北斗接收機(jī)和載體北斗接收機(jī)分別與北斗衛(wèi)星通信，分別接收衛(wèi)星信號(hào)并A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行存儲(chǔ)，在飛行軌跡測(cè)量位置較近的已知坐標(biāo)點(diǎn)放置一臺(tái)北斗衛(wèi)星接收機(jī)，為基準(zhǔn)北斗接收機(jī)，在飛行軌跡測(cè)量前后，該已知位置的基準(zhǔn)北斗接收機(jī)進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在記錄器中，飛行軌跡測(cè)量載體中安裝另一臺(tái)北斗衛(wèi)星接收機(jī)，為載體北斗接收機(jī)，在飛行軌跡測(cè)量時(shí)，載體中的北斗接收機(jī)將A/D采樣后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在記錄器中。

基準(zhǔn)北斗接收機(jī)為普通的北斗接收機(jī)，為現(xiàn)有技術(shù)，其基本結(jié)構(gòu)由信號(hào)接收單元、頻率變換單元、信號(hào)處理通道單元、控制單元、存儲(chǔ)單元、電源單元等幾大模塊組成，如圖2所示。

信號(hào)接收單元主要由天線和前置放大器組成，它的主要功能是接收來(lái)自衛(wèi)星的導(dǎo)航信號(hào)，天線的作用是將北斗衛(wèi)星信號(hào)極微弱的電磁波能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電流，而前置放大器則是將北斗衛(wèi)星信號(hào)予以放大。

頻率變換單元，包括依次連接的基準(zhǔn)振蕩器、頻率合成器、下變頻器和A/D轉(zhuǎn)換器，前置放大器連接下變頻器，其中的基準(zhǔn)頻率振蕩器為北斗接收機(jī)提供時(shí)間和頻率基準(zhǔn)，通過(guò)混頻、濾波，完成射頻信號(hào)(1575.42M)到中頻信號(hào)的變換，抑制多路徑干擾和帶外干擾，同時(shí)將天線的低信噪比信號(hào)提高到處理模塊所需的電平，并具有一定的動(dòng)態(tài)范圍，通過(guò)采樣信號(hào)對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行抽樣，獲得數(shù)字中頻信號(hào)以便后續(xù)數(shù)字化處理。

信號(hào)處理通道單元連接A/D轉(zhuǎn)換器，能夠從偽隨機(jī)碼中提取衛(wèi)星導(dǎo)航電文，及時(shí)測(cè)得運(yùn)動(dòng)載體的實(shí)時(shí)位置。

控制單元對(duì)信號(hào)通道進(jìn)行控制，接收來(lái)自信號(hào)通道輸出的導(dǎo)航電文，提取出導(dǎo)航數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理后進(jìn)行計(jì)算，以提供導(dǎo)航、定位、授時(shí)等服務(wù)。

載體北斗接收機(jī)與基準(zhǔn)北斗接收機(jī)的結(jié)構(gòu)不一致，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，由信號(hào)接收單元、頻率變換單元、存儲(chǔ)記錄器和電源單元組成，即在基準(zhǔn)北斗接收機(jī)的結(jié)構(gòu)上減少信號(hào)通道和控制單元的工作，信號(hào)接收單元主要由天線和前置放大器組成，為保證運(yùn)動(dòng)載體在旋轉(zhuǎn)時(shí)的衛(wèi)星信號(hào)接收，載體北斗接收機(jī)接收天線采用雙天線合路輸入模式，可保證接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)。

載體北斗接收機(jī)的頻率變換單元與基準(zhǔn)北斗接收機(jī)的頻率變換單元結(jié)構(gòu)一致，功能一致，載體北斗接收機(jī)的存儲(chǔ)記錄器直接與載體北斗接收機(jī)的頻率變換單元中的A/D轉(zhuǎn)換器連接。

載體北斗接收機(jī)在完成偽碼同步之后，進(jìn)入導(dǎo)航電文幀解析，此時(shí)，至少需要解算出下一子幀的同步碼和周內(nèi)秒計(jì)數(shù)(SOW)，才能實(shí)現(xiàn)幀同步，進(jìn)而解算出接收信號(hào)在某一時(shí)刻采樣處的衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)該時(shí)刻偽距測(cè)量值的獲取，該過(guò)程大約需要6s。

因此，在載體北斗接收機(jī)完成偽碼同步后，無(wú)法短時(shí)間完成幀同步接收完成載體北斗接收機(jī)定位所需要完整數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可通過(guò)用另一臺(tái)北斗接收機(jī)(基準(zhǔn)北斗接收機(jī))在飛行軌跡數(shù)據(jù)測(cè)量前后的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配獲得。由于兩臺(tái)相近的北斗接收機(jī)，在解析同一顆衛(wèi)星的導(dǎo)航電文的時(shí)間可以認(rèn)為是同步的，因此可采用將載體北斗接收機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)北斗接收機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行事后處理得到載體北斗衛(wèi)星接收機(jī)在飛行軌跡中的定位數(shù)據(jù)。

具體為，利用采樣時(shí)刻得到數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)北斗接收機(jī)測(cè)得的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)進(jìn)行部分匹配，來(lái)外推找到基準(zhǔn)接收機(jī)的導(dǎo)航電文參數(shù)的星歷數(shù)據(jù)，該星歷數(shù)據(jù)作為載體北斗接收機(jī)事后導(dǎo)航解算的星歷數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以匹配外推解調(diào)出周內(nèi)秒計(jì)數(shù)(SOW)后得到衛(wèi)星發(fā)射時(shí)刻，解算出偽距測(cè)量值，該偽距測(cè)量值即為該采樣時(shí)刻的偽距測(cè)量值，因此，可得到載體北斗接收機(jī)收星1s后的定位數(shù)據(jù)，解決了傳統(tǒng)北斗接收機(jī)無(wú)法得到收星后6s以內(nèi)定位數(shù)據(jù)的問(wèn)題，可在短時(shí)飛行載體軌跡外測(cè)中應(yīng)用。

并且，結(jié)合事后偽據(jù)差分定位解算算法，消除主要的偽距測(cè)量誤差后，對(duì)解算方程采用最小二乘法對(duì)北斗衛(wèi)星接收進(jìn)行定位解算得到飛行軌跡測(cè)量定位數(shù)據(jù)，定位解算結(jié)果定位精度小于1m，測(cè)速精度小于0.1m/s。

本實(shí)用新型的實(shí)施例只是介紹其具體實(shí)施方式，不在于限制其保護(hù)范圍。本行業(yè)的技術(shù)人員在本實(shí)施例的啟發(fā)下可以作出某些修改，故凡依照本實(shí)用新型專利范圍所做的等效變化或修飾，不限于圖示外形,均屬于本實(shí)用新型專利權(quán)利要求范圍內(nèi)。