一种高精度定向接收机信号重捕后定向解算方法

摘要

本发明公开了一种高精度定向接收机信号重捕后定向解算方法，利用用户概略位置、卫星位置、跟踪通道给出的毫秒以下信号时间以及接收机本地整秒时间来估计出准确的毫秒以上信号时间，根据这个时间推算出信号发射时间的bit计数，根据bit计数计算数据帧头位置，从而跳过帧同步环节，辅助完成信号数据同步过程，缩短数据同步时间，快速输出载波相位观测值，从而实现快速重定向。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度定向接收机信号重捕后定向解算方法。

背景技术

目前，在卫星导航定向接收机中，信号失锁重新捕获后仍然按照 正常的信号接收流程，进行信号捕获、跟踪、位同步、帧同步以及输 出载波相位观测值。失锁重捕的处理与开机启动的处理完全一样，要 等待较长时间才能重新输出定向结果。用户体验较差，接收机可用性 不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种高 精度定向接收机信号重捕后定向解算方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高精度 定向接收机信号重捕后定向解算方法，该方法主要实现过程为：利用 用户概略位置、卫星位置、跟踪通道给出的毫秒以下信号时间以及接 收机本地整秒时间估计出准确的毫秒以上信号时间，根据估计出的时 间推算出信号发射时间的bit计数，根据bit计数计算信号帧头位置， 从而跳过帧同步环节，完成定向解算。

帧头位置计算包括以下步骤：

1)利用下式计算待估计的定向接收机信号时间毫秒以上部分t_e：

t_e＝[t₀-(X_u-X_s)/c-t_ms]；

其中，t₀为接收机本地整秒时间，X_u为接收机概略位置，X_s为卫 星位置(Xu-Xs是矢量相减，表示卫星和接收机之间的距离)，c为光 速，t_ms为毫秒以下定向接收机信号时间，[]为取整符号；

2)根据t_e估计定向接收机信号时间的bit计数：

bit_C＝(t_ms-([t_e/6]*6000))/20；

3)根据bit_C和当前测量得到的bit计数bit_R计算帧头位置frm：

frm＝(bit_R-bit_C)％300；

4)输出载波相位观测值(进行了帧同步，实现了与信号时间的 严格同步后才能进行载波相位测量。根据这个帧头frm，即可跳过帧 同步，直接进入后续的载波相位输出环节)，实现定向解算。与现有 技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明可以根据frm直接确 定帧头位置，从而可以跳过帧同步阶段，直接输出载波相位观测值， 实现定向解算，从而大大缩短定向结果输出时间；本发明可有效缩短 失锁后载波相位观测量输出时间，提高了卫星导航定向接收机定向可 用性。

附图说明

图1为定向装置结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，定向装置包括：主天线、主射频通道、主信号处理 模块、从天线、从射频通道、从信号处理模块以及信息处理模块。主 天线与主射频通道连接，主射频通道与主信号处理模块连接；从天线 与从射频通道连接，从射频通道与从信号处理模块连接。主、从信号 处理模块同时与信息处理模块连接。

本发明装置的工作原理为：

首先通过信息处理模块配置主、从两个信号处理模块接收相同卫 星的信号。同一颗卫星的信号分别通过主、从天线进入主、从射频通 道，再分别进入主、从信号处理模块。主、从信号处理模块分别对两 路信号进行捕获、跟踪、数据解调，然后将载波相位观测值同时输入 到信息处理模块中。信息处理模块根据主、从通道的载波相位观测值 进行载波整周模糊度估计和定向解算，得到最终的定向结果。

各模块的工作内容为：

主、从天线：接收空间辐射的卫星信号；

主、从射频通道：将信号从射频变换到中频；

主、从信号处理模块：对中频信号进行下变频、捕获、跟踪和数 据解调，输出载波相位观测值；

信息处理模块：利用主从信号处理模块输出的载波相位观测值进 行载波相位整周模糊度估计和定向解算。

本发明提出的快速恢复定向的方法在主、从信号处理模块和信息 处理模块中增加相关处理功能。其原理为：

主、从信号处理模块在位同步后开始输出信号毫秒以下时间，然 后结合实时输出的接收机本地时间、信息处理模块中存储的用户位置 以及实时计算的卫星位置估计信号时间的毫秒以上部分。估计方法 为:

t_e＝[t₀-(X_u-X_s)/c-t_ms]

其中，t_e为待估计的信号时间毫秒以上部分，t₀为接收机本地整 秒时间，X_u为接收机概略位置，X_s为卫星位置，c为光速，t_ms为信号 处理单元输出的毫秒以下信号时间，[]为取整符号。

根据t_e估计信号时间的bit计数，方法如下：

bit_C＝(t_ms-([t_e/6]*6000))/20

其中，bit_C为估计的bit计数。

信息处理模块将bit_c实时输出给主、从信号处理模块。信号处理 模块根据bit_C和当前测量得到的bit计数bit_R计算帧头位置frm，方法 如下：

frm＝(bit_R-bit_C)％300

主、从信号处理模块根据frm直接确定帧头位置，从而可以跳过 帧同步阶段，直接输出载波相位观测值给信息处理模块，实现定向解 算。从而大大缩短定向结果输出时间。