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    一種北斗接收機(jī)非差觀測(cè)值噪聲評(píng)估方法技術(shù)

    技術(shù)編號(hào):11133078 閱讀:263 留言:0更新日期:2015-03-12 03:24
    本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種北斗接收機(jī)非差觀測(cè)值噪聲評(píng)估方法。讀取觀測(cè)值文件中的北斗觀測(cè)數(shù)據(jù);分別獲取B1、B2、B3共三個(gè)頻率的北斗載波相位和偽距觀測(cè)值;根據(jù)理論分析分別計(jì)算出三頻載波相位組合和三頻偽距組合的系數(shù),并利用相應(yīng)系數(shù)形成組合觀測(cè)值;利用三頻載波相位組合系數(shù)對(duì)載波相位觀測(cè)值進(jìn)行周跳探測(cè)與標(biāo)記;計(jì)算北斗接收機(jī)B1、B2、B3各頻率上的載波相位和偽距觀測(cè)值噪聲情況。與現(xiàn)有的方法相比,本發(fā)明專利技術(shù)只需要單個(gè)接收機(jī)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單線性組合就能獨(dú)立評(píng)價(jià)單顆衛(wèi)星載波相位和偽距觀測(cè)值噪聲,因此,本發(fā)明專利技術(shù)可以更加簡(jiǎn)便的客觀的評(píng)價(jià)北斗接收機(jī)的原始觀測(cè)值噪聲。

    【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

    本專利技術(shù)涉及一種北斗接收機(jī)非差觀測(cè)值噪聲評(píng)估方法
    技術(shù)介紹
    我國(guó)自主研發(fā)的北斗區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已正式建成并開(kāi)始向亞太地區(qū)提供定位、導(dǎo)航、授時(shí)等服務(wù),而北斗區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)的各項(xiàng)應(yīng)用都基于接收機(jī)產(chǎn)生的觀測(cè)值,故觀測(cè)值的質(zhì)量將決定上述各項(xiàng)應(yīng)用的精度。一般使用零基線實(shí)驗(yàn)通過(guò)載波相位、偽距觀測(cè)值構(gòu)成測(cè)站間單差或者測(cè)站間衛(wèi)星間雙差對(duì)北斗接收機(jī)觀測(cè)值噪聲進(jìn)行評(píng)估。使用零基線進(jìn)行北斗接收機(jī)觀測(cè)值噪聲分析需要兩臺(tái)接收機(jī)共用一個(gè)天線進(jìn)行觀測(cè),而同一型號(hào)的接收機(jī)觀測(cè)值質(zhì)量也可能存在一定差異,兩臺(tái)接收機(jī)的載波相位、偽距觀測(cè)值構(gòu)成單雙差的方法,不是直接的評(píng)價(jià)單一接收機(jī)的觀測(cè)值噪聲水平,僅是從側(cè)面反映接收機(jī)的觀測(cè)值噪聲。除此之外,零基線單差或雙差法完全消除了天線端的噪聲,不能準(zhǔn)確的反映實(shí)際觀測(cè)值的噪聲水平。對(duì)于單接收機(jī)觀測(cè)數(shù)據(jù)噪聲的評(píng)價(jià),有學(xué)者基于單接收機(jī)的雙頻載波相位觀測(cè)值進(jìn)行無(wú)幾何組合,通過(guò)濾波進(jìn)行載波相位的觀測(cè)值噪聲分析,但該組合未完全消除電離層誤差的影響,且濾波過(guò)程較為復(fù)雜。對(duì)于接收機(jī)偽距觀測(cè)噪聲的評(píng)價(jià),一般利用載波相位和偽距組合計(jì)算偽距觀測(cè)值多路徑效應(yīng),該方法除了會(huì)引入了載波相位觀測(cè)值,增添周跳探測(cè)與修復(fù)的麻煩,另外部分多路徑誤差會(huì)融入到噪聲中。
    技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
    本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是,針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足,提供一種簡(jiǎn)單易行,且能客觀的對(duì)北斗單個(gè)接收機(jī)載波相位和偽距觀測(cè)值的噪聲情況進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是:一種北斗接收機(jī)非差觀測(cè)值噪聲評(píng)估方法,包括以下步驟:1)讀取觀測(cè)值文件的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù),獲取B1、B2、B3三個(gè)頻率的原始載波相位觀測(cè)值和偽距觀測(cè)值;2)通過(guò)理論分析,利用步驟1)中的B1、B2、B3三個(gè)頻率的載波相位觀測(cè)值獲得組合序列;利用步驟1)中B1、B2、B3三個(gè)頻率的偽距觀測(cè)值獲得組合序列;3)根據(jù)2)中的三頻載波相位組合系數(shù)對(duì)載波相位觀測(cè)值進(jìn)行周跳探測(cè)與標(biāo)記;4)利用所述載波相位觀測(cè)值組合序列和偽距觀測(cè)值組合序列分別獲得B1、B2、B3各個(gè)頻率上的載波相位和偽距觀測(cè)值噪聲。本專利技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:1)讀取RINEX觀測(cè)值文件的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù),獲取B1、B2、B3三個(gè)頻率的載波相位和偽距觀測(cè)值。根據(jù)電離層散射特性,在僅顧及一階電離層誤差的情況下,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的載波相位和偽距觀測(cè)方程可以表示為如下形式:其中,下標(biāo)i代表頻率標(biāo)識(shí),對(duì)應(yīng)取值為1、2、3,分別代表B1、B2、B3;Li為第i頻率上的載波相位觀測(cè)值,以米為單位;λi為第i頻率的載波波長(zhǎng);為第i頻率的載波相位觀測(cè)值,單位為周;ρ為衛(wèi)星至接收機(jī)距離,單位為米;c為真空光速;dt為接收機(jī)鐘差;dT為衛(wèi)星鐘差;dorb為衛(wèi)星軌道誤差;dtrop為對(duì)流層誤差;μi為第i頻率電離層誤差系數(shù)且μi=f12/fi2;f1為B1載波頻率;fi為第i頻率上的載波頻率;dion為B1頻率電離層延遲誤差;Ni為第i頻率載波相位模糊度,以周為單位;為第i頻率載波相位硬件延遲偏差;為第i頻率載波相位觀測(cè)多路徑誤差;為第i頻率載波相位觀測(cè)值噪聲;Pi為第i頻率偽距觀測(cè)值,單位為米;為第i頻率偽距觀測(cè)多路徑誤差;為第i頻率偽距硬件延遲偏差;為第i頻率偽距觀測(cè)值噪聲。由于載波相位硬件延遲偏差與模糊度參數(shù)無(wú)法分離,因此該偏差項(xiàng)在下面的論述過(guò)程中未單獨(dú)列出。2)根據(jù)理論分析的系數(shù),使用1)中的載波相位觀測(cè)值進(jìn)行北斗三頻組合。理論上載波相位觀測(cè)值噪聲為波長(zhǎng)的1/100,因此不同頻率的載波相位觀測(cè)值噪聲與其波長(zhǎng)存在一定的比例關(guān)系。通過(guò)以下關(guān)系式獲取北斗三頻載波相位組合系數(shù):上式中,Lc為組合載波相位觀測(cè)值;對(duì)應(yīng)為B1、B2、B3頻率載波相位觀測(cè)值組合系數(shù);L1、L2、L3對(duì)應(yīng)為B1、B2、B3載波相位觀測(cè)值,單位為米;λ1、λ2、λ3對(duì)應(yīng)為B1、B2、B3頻率載波波長(zhǎng)。上式中的第二式為“無(wú)幾何距離”約束條件,第三式為“消電離層誤差”約束條件,第四式為使組合觀測(cè)值的噪聲等于B1頻率上觀測(cè)值的噪聲所施加的約束條件,第五式為使組合系數(shù)具有唯一性所施加的約束條件。根據(jù)上面四個(gè)約束條件,解線性方程組得=(0.1471,0.4793,-0.6264),則北斗三頻載波相位觀測(cè)值組合具體形式為:上式中,Nc為三頻組合觀測(cè)值模糊度,以米為單位;為三頻載波相位組合觀測(cè)值多路徑誤差;為三頻載波相位組合觀測(cè)值噪聲。3)根據(jù)理論分析的系數(shù),使用1)中的偽距觀測(cè)值序列進(jìn)行北斗三頻偽距觀測(cè)值組合。偽距觀測(cè)值的噪聲水平一般為分米級(jí),不同頻率偽距觀測(cè)值噪聲水平相當(dāng),故通過(guò)以下式子求得三頻偽距觀測(cè)值組合系數(shù):Pc=αPP1+βPP2+γPP3αP+βP+γP=0λ12+αP+λ22βP+λ32γP=0αP2+βP2+γP2=1αP>0;]]>上式中,Pc為北斗三頻偽距組合觀測(cè)值;P1、P2、P3對(duì)應(yīng)為B1、B2、B3偽距觀測(cè)值,單位為米;αP、βP、γP對(duì)應(yīng)為B1、B2、B3頻率偽距觀測(cè)值組合系數(shù)。上式中的第二式為“無(wú)幾何距離”約束條件,第三式為“消電離層誤差”約束條件,第四式為使組合觀測(cè)值的噪聲等于B1頻率上觀測(cè)值的噪聲所施加的約束條件,第五式為使組合系數(shù)具有唯一性所施加的約束條件。根據(jù)上面四個(gè)約束條件,解線性方程組得(αP,βP,γP)=(0.1834,0.5973,-0.7807),則北斗三頻偽距觀測(cè)值組合具體形式為:Pc=0.1834P1+0.5973P2-0.7807P3=dB/Pc+dmuit/Pc+ϵPc;]]>上式中,為組合偽距觀測(cè)硬件延遲偏差;為三頻偽距組合觀測(cè)值多路徑誤差;為三頻偽距組合觀測(cè)值噪聲。4)根據(jù)2)中理論分析得到的系數(shù)對(duì)1)的北斗三頻載波相位觀測(cè)值進(jìn)行載波相位周跳探測(cè)與標(biāo)記。具體周跳探測(cè)公式表示為:△Nc(k)=Lc(k)-Lc(k-1)上式中,△Nc(k)為周跳檢測(cè)量;k表示觀測(cè)歷元(時(shí)刻);Lc(k)、Lc(k-1)為第k歷元與k-1兩相鄰歷元利用2)中系數(shù)獲取的三頻載波相位觀測(cè)值;為周跳判斷閾值;為B1頻率上的載波相位觀測(cè)值精度,設(shè)為2毫米;若第k歷元△Nc大于則認(rèn)為該歷元出現(xiàn)周跳,并對(duì)該歷元進(jìn)行標(biāo)記。5)基于2)和3)中求解的系數(shù)獲取北斗三頻載波相位組合和偽距觀測(cè)值組合序列。組合載波觀測(cè)值序列中包含組合模糊度值,在未發(fā)生周跳情況下,模糊度項(xiàng)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

    【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
    一種北斗接收機(jī)非差觀測(cè)值噪聲評(píng)估方法,其特征在于,包括以下步驟:1)讀取觀測(cè)值文件的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù),獲取B1、B2、B3三個(gè)頻率的載波相位觀測(cè)值和偽距觀測(cè)值;2)通過(guò)理論分析,利用步驟1)中的載波相位觀測(cè)值求取B1、B2、B3三個(gè)頻率的載波相位觀測(cè)值組合序列;利用步驟1)中的偽距觀測(cè)值,求取B1、B2、B3三個(gè)頻率的偽距觀測(cè)值組合序列;3)通過(guò)2)中理論分析獲得的三頻載波相位系數(shù)對(duì)步驟1)中的載波相位觀測(cè)值進(jìn)行周跳探測(cè)與標(biāo)記;4)利用所述載波相位觀測(cè)值組合序列和偽距觀測(cè)值組合序列分別獲得B1、B2、B3各個(gè)頻率上的載波相位和偽距觀測(cè)值噪聲。

    【技術(shù)特征摘要】
    1.一種北斗接收機(jī)非差觀測(cè)值噪聲評(píng)估方法,其特征在于,包括以下步驟:
    1)讀取觀測(cè)值文件的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù),獲取B1、B2、B3三個(gè)頻率的載波相
    位觀測(cè)值和偽距觀測(cè)值;
    2)通過(guò)理論分析,利用步驟1)中的載波相位觀測(cè)值求取B1、B2、B3三個(gè)頻率的載波相
    位觀測(cè)值組合序列;利用步驟1)中的偽距觀測(cè)值,求取B1、B2、B3三個(gè)頻率的偽距觀測(cè)
    值組合序列;
    3)通過(guò)2)中理論分析獲得的三頻載波相位系數(shù)對(duì)步驟1)中的載波相位觀測(cè)值進(jìn)行周跳
    探測(cè)與標(biāo)記;
    4)利用所述載波相位觀測(cè)值組合序列和偽距觀測(cè)值組合序列分別獲得B1、B2、B3各個(gè)
    頻率上的載波相位和偽距觀測(cè)值噪聲。
    2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的北斗接收機(jī)非差觀測(cè)值噪聲評(píng)估方法,其特征在于,所述步驟1)
    中,B1、B2、B3三個(gè)頻率的載波相位觀測(cè)值和偽距觀測(cè)值P的觀測(cè)方程表示為如下形
    式:

    ?????????????????????????????????;
    Pi=ρ+c(dt-dT)+dorb+dtrop-μidion+dB/Pi+dmult/Pi+ϵPi]]>其中,下標(biāo)i代表頻率標(biāo)識(shí),i=1、2、3,分別對(duì)應(yīng)B1、B2、B3頻率;Li為第i頻率
    上的載波相位觀測(cè)值,以米為單位;λi為第i頻率的載波波長(zhǎng);為原始觀測(cè)值文件中第
    i頻率的載波相位觀測(cè)值,單位為周;ρ為衛(wèi)星至北斗接收機(jī)距離,單位為米;c為真空光
    速;dt為北斗接收機(jī)鐘差;dT為衛(wèi)星鐘差;dorb為衛(wèi)星軌道誤差;dtrop為對(duì)流層誤差;μi為第i頻率的電離層誤差系數(shù)且μi=f12/fi2;f1為B1載波頻率;fi為第i頻率上的載波
    頻率;dion為B1頻率的電離層延遲誤差;Ni為第i頻率載波相位模糊度,以周為單位;為第i頻率載波相位硬件延遲偏差;為第i頻率載波相位觀測(cè)多路徑誤差;為第
    i頻率載波相位觀測(cè)值噪聲;Pi為原始觀測(cè)值文件中第i頻率偽距觀測(cè)值,單位為米;為第i頻率偽距硬件延遲偏差;為第i頻率偽距觀測(cè)多路徑誤差;為第i頻率偽
    距觀測(cè)值噪聲。由于載波相位硬件延遲偏差與模糊度參數(shù)無(wú)法分離,因此該偏差項(xiàng)在下面
    的論述過(guò)程中未單獨(dú)列出。
    3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的北斗接收機(jī)非差觀測(cè)值噪聲評(píng)估方法,其特征在于,B1、B2、
    B3三個(gè)頻率的載波相位觀測(cè)值組合序列為:
    其中,Nc為B1、B2、B3三個(gè)頻率組合觀測(cè)值模糊度,以米為單位;為B1、B2、
    B3三個(gè)頻率載波相位組合觀測(cè)值多路徑誤差;為B1、B2、B3三個(gè)頻率載波...

    【專利技術(shù)屬性】
    技術(shù)研發(fā)人員:蔡昌盛何暢
    申請(qǐng)(專利權(quán))人:中南大學(xué)
    類型:發(fā)明
    國(guó)別省市:湖南;43

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