一种基于伪卫星的北斗定位精度改进方法与流程

本发明属于北斗定位，尤其涉及一种基于伪卫星的北斗定位精度改进方法。

背景技术：

1、近年来，随着北斗卫星导航系统的逐渐完善，它在我们日常生活中的应用也逐渐广泛。但由于地球的遮挡以及我国所处的地理环境，接收机所能观测到的可视卫星均分布在接收机的上方和南方，这就导致了接收机垂直方向和南北方向上定位精度较低。因此，如何提高北斗卫星导航系统在南北和垂直方向上的定位精度成了当前研究的热点。

2、所谓伪卫星，它就是指布设在特定位置的地面或者低空平台上的发射某种定位信号的发射器，其功能与导航卫星的功能相似。近年来，由于伪卫星对于导航系统的定位有很大的帮助。

3、目前，全球导航卫星系统技术发展迅猛，有很多优秀的技术可以使用。使用这些技术可以有效解决北斗卫星导航系统在国内存在的南北方向定位精度低的问题，然而高程定位精度问题却一直未能得到解决。

4、因此，我们希望通过在地面或低空平台添加伪卫星这种方式来提高高程定位精度，为全球导航卫星系统技术提供必要的补充。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种基于伪卫星的北斗定位精度改进方法。其目的是为了解决卫星遮挡、信号不足等问题，实现提高接收机垂直和南北方向上的卫星导航定位定位精度的发明目的。

2、本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

3、一种基于伪卫星的北斗定位精度改进方法，包括以下步骤：

4、s1：北斗接收机接收伪卫星和真实卫星的信号；

5、s2：根据所接收到的卫星信号，得到伪卫星和真实卫星的伪距观测方程；

6、s3：对伪卫星进行时间同步，消除伪卫星钟差；

7、s4：根据伪卫星的伪距观测方程，推导伪卫星与真实卫星组合的最小二乘定位算法模型；

8、s5：根据最小二乘定位算法模型，给出用于接收机定位精度评估的南北和垂直方向的精度衰减因子值；

9、s6：对不同伪卫星组网方式下，对北斗接收机的vdop垂直方向的定位精度衰减因子值和ndop南北方向的定位精度衰减因子值进行分析，实现伪卫星对于北斗定位精度的改进。

10、更进一步的，所述伪卫星设置在接收机作业范围的北部地面或低空平台附近。

11、更进一步的，所述得到的伪卫星和真实卫星的伪距观测方程为：

12、

13、

14、其中：ρu为接收机观测到的伪卫星的伪距；xu，yu，zu为伪卫星的位置坐标；x，y，z为接收机的位置坐标；c为光速；δt为接收机钟差；δ为伪卫星的钟差；eu为伪卫星信号在传输过程中出现的误差；ρs为接收机观测到的真实卫星的伪距；xs，ys，zs为真实卫星位置坐标；es为真实卫星信号传输过程中出现的误差；δts为真实卫星的钟差。

15、更进一步的，所述对伪卫星进行时间同步，采用标准点自时间同步，原理如下：

16、

17、其中：为伪卫星与真实卫星间的钟差；为伪卫星观测真实卫星得到的伪距测量值；为伪卫星观测真实卫星时的误差；p为伪卫星与真实卫星的真实距离；xs，ys，zs为真实卫星位置坐标；xa，ya，za为伪卫星的位置坐标。

18、更进一步的，所述最小二乘定位算法模型，包括以下步骤：

19、s51：在伪卫星完成时间同步后，将真实卫星与伪卫星的伪距观测方程组合起来并进行线性化，得到一个新的观测方程；

20、s52：对新观测方程使用最小二乘法进行迭代解算。

21、更进一步的，所述根据最小二乘定位算法模型，给出用于接收机定位精度评估的南北和垂直方向的精度衰减因子值，包括以下步骤：

22、s61：由新观测方程得到权系数矩阵；

23、s62：将原本由空间直角坐标系进行表达的站坐标进行转换，转换为由大地坐标系进行表达，可得转换后的权系数矩阵；

24、s63：由转换后权系数矩阵可得垂直和南北方向的dop定位精度衰减因子值。

25、更进一步的，所述不同伪卫星组网方式包括：

26、在接收机作业范围北部部署两颗伪卫星，距离地面均为40米；

27、在接收机作业范围北部部署两颗伪卫星，中部再部署一颗伪卫星，距离地面均为40米；

28、在接收机作业范围北部部署两颗伪卫星，中部再部署两颗伪卫星，距离地面均为40米。

29、一种基于伪卫星的北斗定位精度改进装置，包括：

30、信号接收模块，用于接收北斗接收机接收伪卫星和真实卫星的信号；

31、伪距计算模块，用于根据所接收到的卫星信号，得到伪卫星和真实卫星的伪距观测方程；

32、时间同步模块，用于对对伪卫星进行时间同步，消除伪卫星钟差；

33、迭代求解模块，用于根据伪卫星的伪距观测方程，推导伪卫星与真实卫星组合的最小二乘定位算法模型；

34、线性化模块，用于将真实卫星与伪卫星的伪距观测方程组合起来得到求出方程中的未知数；

35、坐标系转换模块，用于根据最小二乘定位算法模型，给出用于接收机定位精度评估的南北和垂直方向的精度衰减因子值；

36、伪卫星组网模块，用于对不同伪卫星组网方式下，对北斗接收机的vdop垂直方向的定位精度衰减因子值和ndop南北方向的定位精度衰减因子值进行分析，实现伪卫星对于北斗定位精度的改进。

37、进一步的，所述的一种基于伪卫星的北斗定位精度改进装置，所述得到的伪卫星和真实卫星的伪距观测方程为：

38、

39、

40、其中：ρu为接收机观测到的伪卫星的伪距；xu,yu,zu为伪卫星的位置坐标；x,y,z为接收机的位置坐标；c为光速；δt为接收机钟差；δ为伪卫星的钟差；eu为伪卫星信号在传输过程中出现的误差；ρs为接收机观测到的真实卫星的伪距；xs,ys,zs为真实卫星位置坐标；es为真实卫星信号传输过程中出现的误差；δts为真实卫星的钟差；

41、所述对伪卫星进行时间同步，采用标准点自时间同步，原理如下：

42、

43、其中：为伪卫星与真实卫星间的钟差；为伪卫星观测真实卫星得到的伪距测量值；为伪卫星观测真实卫星时的误差；p为伪卫星与真实卫星的真实距离；xs,ys,zs为真实卫星位置坐标；xa,ya,za为伪卫星的位置坐标；

44、所述最小二乘定位算法模型，包括以下步骤：

45、s51：在伪卫星完成时间同步后，将真实卫星与伪卫星的伪距观测方程组合起来并进行线性化，得到一个新的观测方程；

46、s52：对新观测方程使用最小二乘法进行迭代解算；

47、所述根据最小二乘定位算法模型，给出用于接收机定位精度评估的南北和垂直方向的精度衰减因子值，包括以下步骤：

48、s61：由新观测方程得到权系数矩阵；

49、s62：将原本由空间直角坐标系进行表达的站坐标进行转换，转换为由大地坐标系进行表达，可得转换后的权系数矩阵；

50、s63：由转换后权系数矩阵可得垂直和南北方向的dop定位精度衰减因子值；

51、所述不同伪卫星组网方式包括：

52、在接收机作业范围北部部署两颗伪卫星，距离地面均为40米；

53、在接收机作业范围北部部署两颗伪卫星，中部再部署一颗伪卫星，距离地面均为40米；

54、在接收机作业范围北部部署两颗伪卫星，中部再部署两颗伪卫星，距离地面均为40米。

55、一种计算机设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现任一所述的一种基于伪卫星的北斗定位精度改进方法的步骤。

56、一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一所述的一种基于伪卫星的北斗定位精度改进方法的步骤。

57、本发明具有以下有益效果及优点：

58、伪卫星在北斗卫星导航系统定位领域起着非常重要的作用，不仅能够有效解决北斗接收机南北和垂直方向定位精度较低的问题，还能为全球导航卫星系统的应用提供必要的补充。为了提高北斗卫星导航系统在垂直和南北方向的定位精度，本发明提出了一种基于伪卫星的北斗定位精度改进方法。

59、首先在北斗接收机的作业范围附近选择合适地点部署伪卫星；

60、再根据接收机收到的卫星信号去计算接收机到伪卫星和真实卫星的伪距；

61、然后根据所得到的伪距观测方程去推导伪卫星与真实卫星组合的最小二乘定位算法模型，并据此给出用于接收机定位精度评估的南北和垂直方向的dop值；

62、最后在不同伪卫星的组网方式下对北斗导航卫星系统的定位精度进行仿真实验分析。

63、实验结果表明，在北斗接收机作业范围的北部地区的地面或低空平台部署适当数量的伪卫星可以有效解决北斗接收机垂直和南北方向定位精度较低的问题。

64、本发明解决了卫星遮挡、信号不足等问题，提出了利用伪卫星来解决北斗卫星导航系统垂直和南北方向上的定位精度问题。通过在接收机北部近地面附近部署伪卫星，可以增强接收机垂直和南北方向的导航信号，进而可以使接收机垂直和南北方向上的定位精度得到显著的提高。