一种北斗导航卫星系统混合星座的伪距测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种伪距测量方法，尤其设及一种北斗导航卫星系统混合星座的伪距 测量方法，属于卫星导航技术领域。
【背景技术】
[0002] 北斗导航卫星系统，简称北斗系统，英文缩写为抓S，是中国建设的基本导航服务 与差分完好性服务一体化的全球卫星导航系统，空间段采用混合星座布局，由5颗地球静止 轨道卫星(GE0)、3颗倾斜同步轨道卫星（IGS0)和27颗中高轨道卫星(ME0)组成，GE0卫星轨 道高度为35786千米，分别定点于58.75°E、80°E、110.5°E、140°E和160°E;ME0卫星轨道高度 为21528千米，轨道倾角55° ;IGS0卫星轨道高度35786千米，轨道倾角55°。
[0003] 2012年底，由5颗GE0卫星，5颗IGS0卫星和4颗ME0卫星组成的区域导航系统开始向 中国及周边区域提供定位授时服务，在交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、大地测 量、智能驾考、救灾减灾、手机导航、车载导航等诸多领域，已产生广泛的经济和社会效益。 2015年3月30日，首颗新一代北斗导航卫星发射成功，运颗卫星的发射成功标志着北斗卫星 导航系统由区域运行向全球拓展的启动实施，新一代北斗卫星将开展星载氨原子钟、星间 链路、新型导航信号体制等试验验证工作，2018年将率先为"一带一路"国家提供基本服务； 2020年形成全球服务能力，建成国际一流的全球卫星导航系统。
[0004] 北斗IGS0卫星和ME0卫星播发D1导航电文，D1导航电文由超帖、主帖和子帖组成。 每个超帖为36000比特，历时12分钟，每个超帖由24个主帖组成;每个主帖为1500比特，历时 30秒，每个主帖由5个子帖组成;每个子帖为300比特，历时6秒，每个子帖由10个字组成;每 个字为30比特，历时0.6秒。北斗GE0播发D2导航电文，D2导航电文由超帖、主帖和子帖组成。 每个超帖为180000比特，历时6分钟，每个超帖由120个主帖组成;每个主帖为1500比特，历 时3秒，每个主帖由5个子帖组成;每个子帖为300比特，历时0.6秒，每个子帖由10个字组成； 每个字为30比特，历时0.06秒。
[0005] D1导航电文与D2导航电文相比，D1导航电文的子帖头上升沿与北斗时的整秒对 齐，两个子帖头相隔6秒;D2导航电文的速率是D1导航电文的10倍，相邻两个子帖头之间相 隔的时间为0.6秒，周内秒计数所对应的秒时刻是指当前主帖1同步头的第一个脉冲上升沿 所对应的时刻，意味着子帖头上升沿不全部与北斗时的整秒对齐。运种混合星座的布局和 不同导航电文的播发，在实时接收机中给伪距测量和接收机钟差修正增加了复杂度，传统 的与系统时间对齐的伪距锁存整秒信号不再直接适用。硬件层面的解决思路包括提高伪距 锁存信号的频率、采用两套伪距锁存信号等，增加了硬件运行的压力和复杂度。
[0006] 北斗GE0卫星定点于赤道上空地球同步轨道，IGS0与GE0轨道高度相同，星下点为 W赤道为中屯、点，南北向的大"8"字形轨迹。对北斗IGS0和GE0的有效覆盖范围理论分析和 实验验证表明，虽然由于卫星运动，接收机运动等导致伪距传播时间是实时变化的，采用与 GE0方位相近的IGS0为基准，两者伪距传播时间相差不会超过10ms，运也为模糊控制的应用 奠定了基础。
[0007] 模糊控制系统是w模糊集合化、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算 机数字控制系统，模糊控制属于非线性控制与智能控制的范畴，模糊控制器通过把经验和 实验结果总结成若干规则，根据规则推理，快速完成运算。选用合适的模糊模型和制定适当 的规则可获得较为理想的输出结果。其原理可分为模糊化、模糊规则、模糊推理和去模糊化 运四个过程。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】的不足提供了一种北斗导航系统混 合星座的伪距测量方法，其解决了北斗GE0卫星与非GE0卫星播发的导航电文不同导致的伪 距输出不同步的问题，实现伪距的同步输出、接收机定位和接收机钟差修正。
[0009] 一种北斗导航卫星系统混合星座的伪距测量方法，具体包含如下步骤：
[0010] 步骤1，将接收机上电复位，由接收机内部随机产生一个上升沿位置可调的伪距锁 存信号TIC;
[0011] 步骤2，产生本地测距码和载波，对卫星信号进行捕获，捕获成功的信号进入跟踪 通道；
[0012] 步骤3，对GE0卫星、IGS0卫星、ME0卫星分别进行位同步和子帖同步；
[0013] 步骤4,各通道实现子帖同步后，转入伪距输出和星历解调模式，进而计算初始伪 距传播时间、卫星位置和伪距修正参数，其中，IGS0卫星和ME0卫星通道实现位同步后，触发 帖同步整秒脉冲信号，实现在北斗时整秒处输出伪距；
[0014] 步骤5，选取步骤4计算出的一颗IGS0卫星的伪距传播时间作为基准tp,iGscLr，对GE0 卫星的伪距传输时间tp,GEO进行修正；
[0015] 步骤6:采用模糊控制规则对GE0卫星通道的伪距传播时间进行修正，得到与IGS0 同步的伪距传播时间tp,GECLcor;
[0016] 步骤7,根据伪距传播时间获取初始伪距P，采用载波相位平滑伪距：
[0017]
[001引其中Ps,k为当前时刻平滑过的伪距，(Κ为当前时刻的载波相位，Ps,k-1为上一时刻 平滑过的伪距，Φν为上一时刻的载波相位，化为当前时刻未平滑的伪距，Μ为平滑时间常 数；
[0019]步骤8，通过进行接收机定位计算接收机钟差，并计算伪距锁存信号控制量，进而 对伪距锁存信号位置进行修正，具体计算公式如下：
[0022] 上式中，Δδυ为接收机定位得到的钟差残差，AtTIC_frame为通道帖同步的固定延 迟，化1C,k为当前时刻TIC的控制量，化1C,k-1为上一时刻TIC的控制量，fc为TIC的采样频率；
[0023] 步骤9,接收机实现一次定位后，将TIC脉冲修正到与北斗时的整秒对齐。
[0024] 作为本发明北斗导航卫星系统混合星座的伪距测量方法的进一步优选方案，在步 骤4中，通过软计算的方式将子帖头修正到整秒的位置，从而实现所有卫星的伪距同步输 出。
[0025] 作为本发明北斗导航卫星系统混合星座的伪距测量方法的进一步优选方案，在步 骤4中，在不改变伪距锁存信号周期的前提下，采用软件修正的方法实现北斗Ξ种类型卫 星，即两种速率导航电文下的伪距同步输出。
[0026] 作为本发明北斗导航卫星系统混合星座的伪距测量方法的进一步优选方案，在步 骤5中，选取一颗最接近赤道的IGS0的伪距传播时间作为基准，对GE0的伪距传播时间进行 修正。
[0027] 作为本发明北斗导航卫星系统混合星座的伪距测量方法的进一步优选方案，在步 骤7中，采用模糊控制的方法对GE0伪距传播时间进行修正。
[0028] 作为本发明北斗导航卫星系统混合星座的伪距测量方法的进一步优选方案，在步 骤9中，GE0卫星与IGS0卫星的伪距传播时间采用简化的模糊控制规则进行修正。
[0029] 本发明与现有技术相比有益效果体现在：
[0030] 不对传统的伪距锁存信号进行改动，在软件层面对通道输出的伪距传播时间进行 修正，利用IGS0卫星与GE0卫星轨道高度相同，伪距传输时间差别不大的特点，采用模糊控 制思想，实现北斗Ξ种卫星、两种导航电文模式下的伪距同步输出和接收机定位。本发明目 的明确，技术简单，易于实现，具有较强的工程应用价值，适用于北斗导航接收机，对其它采 用混合星座或不同导航电文的卫星导航系统具有借鉴价值。
【附图说明】
[0031 ]图1为本发明功能实现流程图；
[0032] 图2为本发明模糊控制原理框图；
[0033] 图3为本发明模糊控制输入量隶属函数曲线；<