一种弹间接收机实时交互的差分定位系统

摘要

一种弹间接收机实时交互的差分定位系统，包括：两个飞行器、导航卫星；两个飞行器各有装有一台卫星导航接收机；两台卫星导航接收机分别实时接收多个导航卫星的导航信号，从各个导航卫星的导航信号中提取伪距观测量；实现两台接收机对相同导航卫星的伪距观测量一次差分，消除伪距观测量和伪距观测量中的卫星钟差和部分大气延时误差；实现两台接收机对不同导航卫星的伪距观测量二次差分，消除第2个导航卫星的伪距单差值至第N个导航卫星的伪距单差值中的接收机钟差；接收机1和接收机2，均对第2个导航卫星的伪距双差值至第N个导航卫星的伪距双差值，运用最小二乘法，解算出接收机1和接收机2之间的相对距离，实现两个飞行器高精度的相对定位。

说明书

技术领域

本发明涉及一种弹间接收机实时交互的差分定位系统，属于飞行器协同定位和接收机差分定位技术领域。

背景技术

随着战区环境的恶劣和多个飞行器之间的相对定位精度要求越来越高，而基于GNSS卫星导航系统的卫星导航接收机单点定位大多都只有10米的定位精度指标，已经不能满足当前的定位精度需求。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提供一种弹间接收机实时交互的差分定位系统，是应用广泛并能有效降低甚至消除各种测量误差的方法,这使差分定位精度明显高，从而实现飞行器之间的米级甚至分米级高精度定位。

本发明解决的技术方案为：一种弹间接收机实时交互的差分定位系统，包括：两个飞行器、导航卫星；

两个飞行器各有装有一台卫星导航接收机，分别记为接收机1、接收机2；

两台卫星导航接收机分别实时接收多个导航卫星的导航信号，从各个导航卫星的导航信号中提取伪距观测量；

接收机1提取的卫星i的伪距观测量为伪距观测量P

两个飞行器上具有通信模块；能够实现接收机提取的各个导航卫星的伪距观测量的实时相互传递，并送至接收机1、接收机2；使两个飞行器的卫星导航接收机同时获得实时的伪距观测量P

接收机1和接收机2，均根据卫星i的伪距观测量P

接收机1和接收机2，均根据N个导航卫星的伪距单差值

接收机1和接收机2，均对第2个导航卫星的伪距双差值至第N个导航卫星的伪距双差值，运用最小二乘法，解算出接收机1和接收机2之间的相对距离，实现两个飞行器高精度的相对定位。

优选的，飞行器的飞行区域开阔，无建筑物遮挡，飞行器之间需要1米以内的高精度相对定位。

优选的，卫星导航接收机可以同时接收多个导航卫星的信号。

优选的，卫星导航接收机兼容接收GPS、北斗二号、北斗三号和GLONASS等系统的卫星信号，其信号均为民用信号。

优选的，两个飞行器上具有通信模块，按照一定的协议要求对伪距观测量等数据进行组帧，能够以100ms的时间间隔，实现对卫星导航接收机提取的各个导航卫星伪距观测量的实时相互传递。

一种弹间接收机实时交互的差分定位方法，步骤如下：

(1)两个飞行器各安装一台卫星导航接收机，分别记为接收机1、接收机2；

(2)两台卫星导航接收机分别实时接收多个导航卫星的导航信号，从各个导航卫星的导航信号中提取伪距观测量；接收机1提取的卫星i的伪距观测量为伪距观测量P

(3)两个飞行器上具有通信模块，实现接收机提取的各个导航卫星的伪距观测量的实时相互传递，并送至接收机1、接收机2；使两个飞行器的卫星导航接收机同时获得实时的伪距观测量P

(4)接收机1和接收机2，均根据卫星i的伪距观测量P

(5)接收机1和接收机2，均根据N个导航卫星的伪距单差值

(6)接收机1和接收机2，均对第2个导航卫星的伪距双差值至第N个导航卫星的伪距双差值，运用最小二乘法，解算出接收机1和接收机2之间的相对距离，实现两个飞行器高精度的相对定位。

优选的，飞行器的飞行区域开阔，无建筑物遮挡，飞行器之间需要1米以内的高精度相对定位。

优选的，卫星导航接收机可以同时接收多个导航卫星的信号。

优选的，卫星导航接收机兼容接收GPS、北斗二号、北斗三号和GLONASS等系统的卫星信号，其信号均为民用信号。

优选的，两个飞行器上具有通信模块，按照一定的协议要求对伪距观测量等数据进行组帧，能够以100ms的时间间隔，实现对卫星导航接收机提取的各个导航卫星伪距观测量的实时相互传递。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明针对有高精度定位需求的飞行器，这种基于GNSS差分定位的弹间高精度定位导航系统，利用多个飞行器的卫星导航接收机，进行实时的卫星伪距观测量交互，差分定位，从而实现多个飞行器之间的精密相对定位或辅助的高精度位置修正，为飞行器的制导与控制提供可靠的位置测量数据。

(2)本发明的定位导航系统是一种应用广泛并能有效降低甚至消除各种测量误差的方法,这使差分定位精度要明显地高于单点定位精度，从而实现飞行器之间的米级甚至分米级高精度定位。

(3)本发明的一种弹间接收机实时交互的差分定位系统，这种系统利用卫星导航接收机的伪距观测量构建差分模型，可以消除或抵消大部分卫星定位过程中的时钟误差、卫星星历误差、电离层延时和对流层延时等，从而获得定位精度较高的位置速度信息。这种差分定位系统既可以完成实时动态定位，也可以作为一种辅助增强系统对飞行器上的接收机定位结果进行修正。

附图说明

图1本发明差分定位系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。

本发明一种弹间接收机实时交互的差分定位系统，包括：两个飞行器、导航卫星；两个飞行器各有装有一台卫星导航接收机，分别记为接收机1、接收机2；两台卫星导航接收机分别实时接收多个导航卫星的导航信号，从各个导航卫星的导航信号中提取伪距观测量；接收机1提取的卫星i的伪距观测量为伪距观测量P

本发明的一种弹间接收机实时交互的差分定位系统，已经应用在两个飞行器的协同飞行试验中，未来也可以为更多的飞行器提供实时差分定位服务。采用本发明的方案，通过接收GNSS卫星导航信号就可以实现两个飞行器之间的1米量级的相对定位，为基于卫星导航定位的高精度协同组网提供了技术基础，也能进一步为飞行区域内的其他飞行器提供定位定速的辅助修正。

本发明的进一步优选方案为：

如图1所示，一种弹间接收机实时交互的差分定位系统，包括：两个飞行器、导航卫星信号；

两个飞行器各装有一台卫星导航接收机，分别记为接收机1、接收机2；

两台卫星导航接收机分别实时接收多个导航卫星的导航信号，从各个导航卫星的导航信号中提取伪距观测量；优选方案具体如下：

接收机1提取的卫星i的伪距观测量为伪距观测量P

两个飞行器上具有通信模块；能够实现接收机提取的各个导航卫星的伪距观测量的实时相互传递，并送至接收机1、接收机2；使两个飞行器的卫星导航接收机同时获得实时的伪距观测量P

其中，P

接收机1和接收机2，均根据卫星i的伪距观测量P

其中，

接收机1和接收机2，均根据N个导航卫星的伪距单差值中的第2个导航卫星的伪距单差值至第N个导航卫星的伪距单差值，分别对第1个导航卫星的伪距单差值

其中，

接收机1和接收机2，均对第2个导航卫星的伪距双差值至第N个导航卫星的伪距双差值，运用最小二乘法，解算出接收机1和接收机2之间的相对距离，实现两个飞行器高精度的相对定位。优选方案具体如下：

定义接收机1和接收机2之间的三维距离为基线向量b

其中，

由于伪距观测量二次差分值

其中，

本发明一种弹间接收机实时交互的差分定位系统，可以消除卫星导航接收机获取的伪距观测量中的以下误差项：

(1)卫星时钟误差2.4m

(2)卫星星历误差2.4m

(3)电离层延迟误差3.0m

(4)对流层延迟误差0.4m

剩余的电离层延迟误差二次差分值与对流层延迟误差二次差分值的量级可以忽略，最终可以实现两个飞行器之间的1米甚至分米量级的相对定位精度。

本发明针对有高精度定位需求的飞行器，这种基于GNSS差分定位的弹间高精度定位导航系统，利用多个飞行器的卫星导航接收机，进行实时的卫星伪距观测量交互，差分定位，从而实现多个飞行器之间的精密相对定位或辅助的高精度位置修正，为飞行器的制导与控制提供可靠的位置测量数据，且本发明的定位导航系统是一种应用广泛并能有效降低甚至消除各种测量误差的方法,这使差分定位精度要明显地高于单点定位精度，从而实现飞行器之间的米级甚至分米级高精度定位。

本发明的一种弹间接收机实时交互的差分定位系统，这种系统利用卫星导航接收机的伪距观测量构建差分模型，可以消除或抵消大部分卫星定位过程中的时钟误差、卫星星历误差、电离层延时和对流层延时等，从而获得定位精度较高的位置速度信息。这种差分定位系统既可以完成实时动态定位，也可以作为一种辅助增强系统对飞行器上的接收机定位结果进行修正。