一种基于北斗导航的事后测量系统的制作方法

本实用新型属于卫星导航和测量、测绘技术技术领域，尤其涉及一种基于北斗导航的事后测量系统。

背景技术：

北斗卫星导航系统的原理是，北斗卫星发射经过编码调制的连续波无线电信号，编码中载有卫星信号准确的发射时间以及不同的时间卫星在空间的准确位置(星历)等信息。卫星导航接收机在接收到卫星发出的无线电信号后，便能从测量出信号的到达时间算出卫星在空间中传播的时间，再用这个传播时间乘以信号在空间的传播速度(光速)，便能求出接收机与卫星之间的距离。由于北斗接收机时钟和卫星时钟存在误差，因此北斗接收机测得的信号传播时间存在一个时钟误差，由该时间计算出的距离并不是接收机与卫星之间的真实距离，因此称之为伪距。该时钟误差可作为未知量通过解算方程得到，因此接收机测得与4颗以上卫星之间伪距便可以解算出接收机的自身位置实现定位。

北斗北斗接收机完成定位必须得到与四颗以上卫星的伪距测量值和卫星位置信息，其中卫星位置信息及其他信息可通过卫星导航电文中的星历数据获取；伪距测量值是通过伪码相关后得到本地接收时刻和卫星发射时刻的时间差乘以光速得到。

目前北斗接收机在无星历数据的条件下实现定位需要18s-50s时间。卫星星历数据也可以通过星历注入的方式注入到接收机中。将有效的卫星星历事先注入到北斗接收机中，北斗接收机正常收星大约需要6s～12s实现帧同步后，即可实现北斗接收机快速定位。该方式由于受限于现有北斗导航系统当行电文技术体制，6s以内短时飞行轨迹的测量将无法完成，这是因为现有的北斗系统设计和北斗接收机工作原理，在短时间内无法完成帧同步获得伪距信息，飞行轨迹工作的短时间内北斗接收机无法完成定位。因此，假如飞行轨迹只有6s左右，或者需要测量飞行轨迹的前6s的轨迹数据，那么该技术方法无法做到。

技术实现要素：

本实用新型针对以上技术问题，提供一种基于北斗导航的事后测量系统，可得到北斗接收机飞行时前6s的轨迹数据。

本实用新型采用的技术方案如下，一种基于北斗导航的事后测量系统，包括载体北斗接收机和基准北斗接收机，所述载体北斗接收机安装于运行测量载体中，所述基准北斗接收机置于测量位置附近，所述载体北斗接收机和基准北斗接收机均与北斗卫星通信，分别接收卫星信号并A/D转换后进行存储，所述北斗接收机存储后的原始数据进行匹配处理得到定位数据。

优选地，所述载体北斗接收机由信号接收单元、频率变换单元、存储记录器和电源单元组成，所述信号接收单元与频率变换单元连接，所述频率变换单元与存储记录器连接。

优选地，所述信号接收单元包括接收天线和前置放大器，所述频率变换单元包括依次连接的基准振荡器、频率合成器、下变频器和A/D转换器，所述前置放大器与下变频器连接，所述A/D转换器还与存储记录器连接。

优选地，所述接收天线采用模式为双天线合路输入模式。

本实用新型具有的有益效果在于：本实用新型可得到载体北斗接收机收星1s后的定位数据，解决了传统北斗接收机无法得到收星后6s以内定位数据的问题，可在短时飞行载体轨迹外测中应用(例如飞行全过程只有6s以内的载体，其飞行轨迹参数精确测量)。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图。

图2为基准北斗接收机的结构示意图。

图3为载体北斗接收机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明，对本实用新型进行详细地介绍，应当理解，以下只是介绍本实用新型的具体实施方式，并不在于限定本实用新型的保护范围。

如图1所示，具体的方案如下，包括基准北斗接收机和载体北斗接收机，基准北斗接收机和载体北斗接收机分别与北斗卫星通信，分别接收卫星信号并A/D转换后进行存储，在飞行轨迹测量位置较近的已知坐标点放置一台北斗卫星接收机，为基准北斗接收机，在飞行轨迹测量前后，该已知位置的基准北斗接收机进行卫星信号测量，并将测量数据存储在记录器中，飞行轨迹测量载体中安装另一台北斗卫星接收机，为载体北斗接收机，在飞行轨迹测量时，载体中的北斗接收机将A/D采样后的数据存储在记录器中。

基准北斗接收机为普通的北斗接收机，为现有技术，其基本结构由信号接收单元、频率变换单元、信号处理通道单元、控制单元、存储单元、电源单元等几大模块组成，如图2所示。

信号接收单元主要由天线和前置放大器组成，它的主要功能是接收来自卫星的导航信号，天线的作用是将北斗卫星信号极微弱的电磁波能转化为相应的电流，而前置放大器则是将北斗卫星信号予以放大。

频率变换单元，包括依次连接的基准振荡器、频率合成器、下变频器和A/D转换器，前置放大器连接下变频器，其中的基准频率振荡器为北斗接收机提供时间和频率基准，通过混频、滤波，完成射频信号(1575.42M)到中频信号的变换，抑制多路径干扰和带外干扰，同时将天线的低信噪比信号提高到处理模块所需的电平，并具有一定的动态范围，通过采样信号对中频信号进行抽样，获得数字中频信号以便后续数字化处理。

信号处理通道单元连接A/D转换器，能够从伪随机码中提取卫星导航电文，及时测得运动载体的实时位置。

控制单元对信号通道进行控制，接收来自信号通道输出的导航电文，提取出导航数据，并对其进行相应的处理后进行计算，以提供导航、定位、授时等服务。

载体北斗接收机与基准北斗接收机的结构不一致，其结构如图3所示，由信号接收单元、频率变换单元、存储记录器和电源单元组成，即在基准北斗接收机的结构上减少信号通道和控制单元的工作，信号接收单元主要由天线和前置放大器组成，为保证运动载体在旋转时的卫星信号接收，载体北斗接收机接收天线采用双天线合路输入模式，可保证接收机接收卫星信号。

载体北斗接收机的频率变换单元与基准北斗接收机的频率变换单元结构一致，功能一致，载体北斗接收机的存储记录器直接与载体北斗接收机的频率变换单元中的A/D转换器连接。

载体北斗接收机在完成伪码同步之后，进入导航电文帧解析，此时，至少需要解算出下一子帧的同步码和周内秒计数(SOW)，才能实现帧同步，进而解算出接收信号在某一时刻采样处的卫星发射时间，实现对该时刻伪距测量值的获取，该过程大约需要6s。

因此，在载体北斗接收机完成伪码同步后，无法短时间完成帧同步接收完成载体北斗接收机定位所需要完整数据。这些数据可通过用另一台北斗接收机(基准北斗接收机)在飞行轨迹数据测量前后的导航电文数据进行匹配获得。由于两台相近的北斗接收机，在解析同一颗卫星的导航电文的时间可以认为是同步的，因此可采用将载体北斗接收机测量数据和基准北斗接收机的数据进行事后处理得到载体北斗卫星接收机在飞行轨迹中的定位数据。

具体为，利用采样时刻得到数据与基准北斗接收机测得的导航电文数据进行部分匹配，来外推找到基准接收机的导航电文参数的星历数据，该星历数据作为载体北斗接收机事后导航解算的星历数据，同时也可以匹配外推解调出周内秒计数(SOW)后得到卫星发射时刻，解算出伪距测量值，该伪距测量值即为该采样时刻的伪距测量值，因此，可得到载体北斗接收机收星1s后的定位数据，解决了传统北斗接收机无法得到收星后6s以内定位数据的问题，可在短时飞行载体轨迹外测中应用。

并且，结合事后伪据差分定位解算算法，消除主要的伪距测量误差后，对解算方程采用最小二乘法对北斗卫星接收进行定位解算得到飞行轨迹测量定位数据，定位解算结果定位精度小于1m，测速精度小于0.1m/s。

本实用新型的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本实用新型专利范围所做的等效变化或修饰，不限于图示外形,均属于本实用新型专利权利要求范围内。