[发明专利]北斗无源定位接收机

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星的定位方法，具体地说是涉及一种北斗一代卫星的无源定位方法，并涉及实施该方法所采用的无源定位接收装置。

背景技术

北斗一代卫星导航定位系统是我国自行研制的，利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的一种新型、全天候、区域性的卫星定位系统。北斗一代卫星导航定位系统由2颗地球同步卫星、1颗在轨备份卫星、中心控制系统、标校系统和各类用户机等组成。目前北斗卫星导航系统采用应答式体制，需要定位终端发射信号，属于有源工作方式。定位解算工作全部是在中心控制中心完成的，这种体制使得系统在保密性、隐蔽性、用户容量以及服务频度上都受到很大影响。

基于以上原因，迫切需要一种新的北斗导航定位技术。目前，在轨卫星已经有三颗：即东星、西星及中星，其中中星为备份星，它们为无源北斗定位技术的实现提供了保障。通过测量三颗北斗卫星的信号，并结合高度信息，可以计算出用户的位置。采用这种定位技术的接收机只接收而不发射信号，属于无源定位接收机。

发明内容

本发明的目的是提供一种用户量不受限制的基于北斗三星的无源定位方法，并提供实施该方法所采用的无源定位接收机。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，它包括：

北斗天线，接收北斗导航卫星信号，其输出端与射频单元相连接；

射频单元，其输入端连接北斗天线，其输出端与中频单元相连接；所述的射频单元对接收到的北斗导航卫星信号进行放大和混频，得到中频信号；

中频单元，其输入端连接射频单元，其输出端与定位单元相连接；所述的中频单元从射频单元获得的中频信号中提取导航电文和卫星i的观测量；

测高单元，其与定位单元相连接，为定位单元提供用户高度H；

定位单元，其输入端连接中频单元和测高单元，根据从中频单元和测高单元获得的数据进行定位处理；

时钟单元，其分别与射频单元、中频单元和定位单元相连接，为射频单元、中频单元和定位单元提供时钟参考源。

上述的射频单元包括低噪声放大电路、PLL电路和第二级混频电路，其中，低噪声放大电路与PLL电路相连接，PLL电路与第二级混频电路相连接。

上述的低噪声放大电路与带通滤波器相连接；上述的PLL电路包括第一级混频电路，第一级混频电路与中频放大电路相连接，中频放大电路与中频滤波电路相连接；上述的第二级混频电路为正交混频电路，正交混频电路的IQ输出支路连接低通滤波器；所述的第一级混频电路和第二级混频电路均连接有各自的本振电路。

上述的中频单元包括帧脉冲发生单元和至少一个卫星数据接收通道。

上述的帧脉冲发生单元包括PN码捕获单元和PN码跟踪单元，其中，PN码捕获单元的输出端连接PN码跟踪单元的输入端；上述的PN码捕获单元和PN码跟踪单元均接收来与PN码发生器输出的PN码；上述的PN码发生器的输出端连接帧同步单元。

上述的中频单元包括三个卫星数据接收通道，上述的卫星数据接收通道主要由数据解调与译码单元构成。

在原有的技术条件下，北斗一号卫星的几何精度受用户位置影响很大，所以在不同地区的定位精度也有很大差异。仿真实验证明，越靠近我国边缘地区，尤其是低纬度地区，其定位精度越差。采用上述技术方案的本发明，采用无源定位方法进行定位时精度高，这主要是由于通过卡尔曼滤波可以有效提高定位的精度；在伪距测量误差为10ns的条件下，在我国区域范围内，定位精度最高的区域可达到10m。另外，本发明为被动式定位，只需接收北斗导航卫星信号，无需向控制中心发射信号，所以具有不受用户数量限制、定位数据更新快、用户位置不易暴露、安全性强等优点。

附图说明

图1为本发明的整体结构原理框图；

图2为本发明无源定位接收机的处理流程图；

图3为本发明射频单元的原理框图；

图4为本发明中频单元的原理框图；

图5为本发明测高单元的原理框图；

图6为本发明定位单元的处理流程图。

具体实施方式

本发明中所指的北斗无源定位方法，利用现有的两颗北斗地球同步卫星、一颗备份卫星的星历信息以及测量获得的观测量信息，再加上本地高程数据，可以推导出实现无源定位的数学模型。它包括以下步骤：

①对于时元，则用户观测点和卫星i之间的伪距Pⁱ为：