一种提高北斗系统中无源定位精度的方法

摘要

本发明公开了一种提高北斗系统中无源定位精度的方法，可以从根本上解决无源定位误差大的问题。该方法包括：根据每颗卫星的两个波束的信噪比的大小关系，以及两个波束的信噪比计数器的值的大小关系，对两个波束的信噪比计数器的值进行加减操作；判断加减操作后的波束的信噪比计数器的值是否达到预设的信噪比计数值门限；对于信噪比计数器的值达到信噪比计数值门限的波束，再判断环路跟踪是否稳定；环路跟踪稳定时，采用信噪比计数器的值达到信噪比计数值门限的波束参与无源定位。本发明从根本上解决了北斗系统中无源定位精度误差大的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及无源北斗接收机，尤其涉及一种提高北斗系统中无源定位精度的方法。

背景技术

我国当前建成的第一代卫星导航定位系统，利用两颗地球静止轨道卫星，为地面、海上以及空中用户提供导航定位服务。与GPS相比，北斗定位系统具有卫星数目少，全天候快速定位并具有简单报文通信功能等优点。但由于北斗系统的有源定位方式和区域覆盖能力，给舰艇平台的广泛应用带来了一定的限制。为了解决有源定位带来的隐蔽性和安全性问题，实现北斗无源定位方式成为海军舰艇应用北斗系统急需解决的根本性问题。

目前，“北斗三星+大地高”的无源定位方式为海上等用户广泛采用。但是，北斗三星的定位几何图形不好，致使在低纬度地区的定位精度很差。

目前，常用的提高无源北斗定位精度的方法，有通过对卫星位置的精确计算来提高定位精度的方法，它主要运用龙格库塔拟合法来准确推算北斗卫星的轨迹；有通过减小伪距测量误差来提高定位精度的方法，它主要考虑卫星钟差、大气折射、多路径等对伪距测量带来的影响；还有通过改变定位解算方法来提高定位精度，它主要是用星际差分定位模型加上对高程的约束来实现的。但是，这些方法都不能从本质上解决无源定位误差大的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在于需要提供一种提高北斗系统中无源定位精度的方法，可以从根本上解决无源定位误差大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种提高北斗系统中无源定位精度的方法，所述北斗系统中的每颗卫星均包含两个波束，包括：

根据所述每颗卫星的两个波束的信噪比的大小关系，以及所述两个波束的信噪比计数器的值的大小关系，对所述两个波束的信噪比计数器的值进行加减操作；

判断所述加减操作后的波束的信噪比计数器的值是否达到预设的信噪比计数值门限；

对于信噪比计数器的值达到所述信噪比计数值门限的波束，再判断环路跟踪是否稳定；

所述环路跟踪稳定时，采用所述信噪比计数器的值达到所述信噪比计数值门限的波束参与所述无源定位。

优选地，所述加减操作，包括：

如果每颗卫星两个波束的信噪比均大于等于预设的信噪比门限值，

若某一波束与另一波束的信噪比之差大于等于预设的信噪比差值第一门限，且所述某一波束的信噪比计数器的值小于所述信噪比计数值门限，则将所述某一波束的信噪比计数器的值加一；所述另一波束的信噪比与所述信噪比门限值之差大于等于预设的信噪比差值第二门限，则将所述另一波束的信噪比计数器的值加一，否则减二；

若所述某一波束与另一波束的信噪比之差小于所述信噪比差值第一门限，且两个波束的信噪比计数器的值均小于所述信噪比计数值门限，则将两个波束的信噪比计数器的值均加一；

如果每颗卫星两个波束的信噪比均小于所述信噪比门限值，且两个波束的信噪比计数器的值均大于1，则将两个波束的信噪比计数器的值均减二；

如果每颗卫星两个波束中，某一波束的信噪比大于等于所述信噪比门限值，另一波束小于所述信噪比门限值，且所述某一波束的信噪比计数器的值小于所述信噪比计数值门限，则将所述某一波束的信噪比计数器的值加一；若所述另一波束的信噪比计数器的值大于1，则将所述另一波束的信噪比计数器的值减二。

优选地，根据Costas环误差判断所述环路跟踪是否稳定。

优选地，Costas环误差计数器的值小于预设的Costas环误差计数值门限时，判断为所述环路跟踪稳定。

与现有技术相比，本发明采用信噪比加减法，从根本上解决了北斗系统中无源定位精度误差大的问题。

附图说明

图1是本发明方法实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明通过对大量定位测试结果进行分析，得出北斗无源定位误差大，主要是由于信号的强弱和环路跟踪的稳定性引起的。因此，本发明技术方案根据每个波束信噪比的大小和载波跟踪环路误差的大小，消除了定位误差大的问题，从根本上解决了定位误差大的问题。

“北斗一号”系统共有3颗卫星，6个波束。要实现无源定位，就需要用到该3颗卫星的各1个波束信号，这样就存在让每颗卫星两个波束中哪个波束来参与定位的问题。可通过对每个波束信噪比的稳定性以及载波跟踪环路的稳定性，来判断让哪个波束参与定位，本发明提出采用信噪比加减法来完成。该方法首先判断每颗卫星的两个波束是否大于等于预设的信噪比门限值，以此来对波束的信噪比计数器进行操作，从而判断波束信噪比是否稳定在某一范围之内。然后结合环路跟踪的稳定性对定位误差造成的影响，实现了以波束信噪比的稳定性和环路跟踪的稳定性，作为对波束是否参与定位的依据。

本发明中的信噪比加减法，是通过对一信噪比计数器的值进行加一或减二操作来实现的，其中信噪比计数器的值在1到预设的信噪比计数值门限之间。

图1为本发明方法实施例的流程示意图。如图1所示，该方法实施例主要包括如下步骤：

步骤S110，根据每颗卫星的两个波束的信噪比的大小关系，以及两个波束的信噪比计数器的值的大小关系，对两个波束的信噪比计数器的值进行加减操作；

步骤S120，判断该加减操作后的波束的信噪比计数器的值是否达到预设的信噪比计数值门限；

步骤S130，对于信噪比计数器的值达到信噪比计数值门限的波束，进一步判断环路跟踪是否稳定；

步骤S140，环路跟踪稳定时，采用信噪比计数器的值达到信噪比计数值门限的波束参与无源定位。

上述判断环路跟踪是否稳定，是根据Costas环误差来进行的。如果Costas环误差计数器的值小于预设的Costas环误差计数值门限时，判断为环路跟踪稳定。

因每颗卫星有两个波束，故根据两个波束的信噪比的大小关系，以及两个波束的信噪比计数器的值的大小关系，分四种情况来对本发明中的信噪比加减法进行介绍。

第一种情况：

每颗卫星的两个波束的信噪比，均大于等于预设的信噪比门限值。在这种情况下，分为四种情形，以一颗卫星的两个波束，来详细说明信噪比计数器的值的具体差异所导致的不同操作。

第一种情形：波束1的信噪比与波束2的信噪比之差，大于等于预设的信噪比差值第一门限，并且波束1的信噪比计数器的值小于预设的信噪比计数值门限，则将波束1的信噪比计数器的值加一。此时，若波束2的信噪比与预设的信噪比门限值之差，大于等于预设的信噪比差值第二门限，且波束2的信噪比计数器的值小于信噪比计数值门限，则将波束2的信噪比计数器的值加一，否则减二。

第二种情形：波束1的信噪比与波束2的信噪比之差，小于预设的信噪比差值第一门限。此时，若两个波束的信噪比计数器的值，均小于预设的信噪比计数值门限，则将两个波束的信噪比计数器的值均加一。

第三种情形：波束2的信噪比与波束1的信噪比之差，大于等于预设的信噪比差值第一门限，并且波束2的信噪比计数器的值小于预设的信噪比计数值门限，则将波束2的信噪比计数器的值加一。此时，若波束1的信噪比与预设的信噪比门限值之差，大于等于预设的信噪比差值第二门限，且波束1的信噪比计数器的值小于预设的信噪比计数值门限，则将波束1的信噪比计数器的值加一，否则就减二。

第四种情形：波束2的信噪比与波束1的信噪比之差，小于预设的信噪比差值第一门限。此时，若两个波束的信噪比计数器的值，均小于预设的信噪比计数值门限，则两个波束的信噪比计数器的值均加一。

第二种情况：

每颗卫星的两个波束中只有波束1的信噪比大于等于预设的信噪比门限值。此时，若波束1的信噪比计数器的值，小于预设的信噪比计数值门限，则将波束1的信噪比计数器的值加一；同时，若波束2的信噪比计数器的值大于1，则将波束2的信噪比计数器的值减二。

第三种情况：

每颗卫星的两个波束中只有波束2的信噪比大于等于预设的信噪比门限值。此时，若波束2的信噪比计数器的值，小于预设的信噪比计数值门限，则将波束2的信噪比计数器的值加一；同时，若波束1的信噪比计数器的值大于1，则将波束1的信噪比计数器的值减二。

第四种情况：

每颗卫星的两个波束的信噪比均小于预设的信噪比门限值。此时，若两个波束的信噪比计数器的值均大于1，则将两个波束的信噪比计数器的值均减二。

上述四种情况下，若某波束的信噪比计数器值经过加减操作后，达到预设的信噪比计数值门限，则还需要继续对该波束的环路跟踪稳定性进行判断，如果环路也能稳定跟踪，则让该波束来参与定位，否则该波束就不能参与定位。

在上述前三种情况下，虽然某一波束的信噪比计数器的值达到预设的信噪比计数值门限，但该波束并不一定能够参与定位。此时，还要考虑另外一个条件，即环路跟踪的稳定性。通过大量定位数据分析，可以得知码跟踪环误差一般都很小。在码跟踪环路稳定后到定位结果输出这段时间内，码跟踪误差大于等于预设的码跟踪误差门限的情形，发生概率维持在某一很小的范围之内，对定位误差的影响可以忽略不计。然而，在这段时间内Costas环误差大于等于预设的Costas环误差计数值门限的情形，发生概率是不稳定的，实时测出的Costas环误差大于等于预设的Costas环误差计数值门限的个数可能超过预设的Costas环误差计数门限，从而对定位结果影响极大。因此，某一波束的信噪比计数器的值虽然达到预设的信噪比计数值门限，但在实时得到的Costas环误差计数器的值大于等于预设的Costas环误差计数门限的情况下，也不能让该波束来参与定位，否则就能用该波束来定位。

由上述内容可见，波束信噪比是否稳定在某一范围之内，是波束能否参与定位的首要条件。在这个首要条件满足的情况下，还需要满足载波跟踪环路的稳定性条件。这两个条件都满足，说明在此卫星信号强度下接收机能稳定跟踪卫星信号，满足这两个条件的波束参与到定位过程中时，可以明显提高定位精度。

本发明通过信噪比加减法，提高了定位精度，从根本上解决了北斗系统中无源定位精度误差大的问题。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。