[发明专利]一种卫星导航定位系统中倍增定位精度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航定位技术，尤其是一种卫星导航定位系统中倍增定位精度的方法，适用于一颗导航卫星可同时下行多个载波频点，并调制伪随机噪声码和导航电文的多频卫星导航系统。

背景技术

在卫星导航定位系统中，用户终端的定位精度主要由系统星座的空间布局和等效伪距测量误差决定。通常情况下，卫星导航定位系统的定位误差可用下式来描述：

σ_i＝DOP_i·σ_UERE    (1)

其中，σ_i为用户终端的定位误差，i＝1、2、3、4、5分别对应平面、高程、位置、钟差和总的定位误差；DOP_i为系统星座的几何精度衰减因子，DOP₁、DOP₂、DOP₃、DOP₄和DOP₅分别对应HDOP、VDOP、PDOP、TDOP和GDOP(平面、高程、位置、钟差和总的几何精度衰减因子)；σ_UERE为等效伪距测量误差。式(1)要求导航卫星的伪距测量误差满足以下条件：①相互独立；②等分布；③服从零均值的高斯分布。

在全球卫星导航定位系统中，很多导航卫星可以在多个载波频点上调制伪随机噪声码和导航电文。2002年，中国科学院艾国祥院士领衔发明了基于通信卫星的卫星导航定位系统(专利号：ZL 200410046064.1，发明名称：转发器卫星通信导航定位系统，发明人：艾国祥、施浒立、吴海涛，2009年7月29日获得授权)。该项发明把通信卫星上的多个通信频点作为导航使用，开启了全频通信发展成为全频导航的一个新开端。同时观测一颗导航卫星的伪距和多普勒频移，可以把用户终端约束到一个圆锥的底面圆周上，需要两颗以上(含两颗)导航卫星的伪距测量值和多普勒频移测量值就可以实现用户终端的导航定位(申请号：201110164385.1，发明名称：卫星导航中结合多普勒测速的定位方法，发明人：马利华、艾国祥、季海福)。如果每颗导航卫星同时下行多个导航载波，可以有效降低该导航卫星的等效伪距测量误差，提高用户终端的导航定位精度(申请号：201110228917.3，发明名称：卫星导航中多载波的定位方法，发明人：马利华、艾国祥、季海福)。

一般情况下，同一颗导航卫星的多个载波频点的伪距测量值和卫星星历存在相关部分，此时用户终端的定位精度不能用式(1)估算；同时，在现有的全球卫星导航定位系统中，每颗导航卫星可同时下行的载波频点数量并不相同，不能简单套用发明：卫星导航中多载波的定位方法(专利申请号：201110228917.3)中降低伪距测量误差的方法。本发明的卫星导航定位系统中倍增定位精度的方法，从物理层面对利用多个载波频点倍增用户终端的定位精度做了全新的科学阐述，可以用来指导在多频点卫星导航定位系统中利用载波频点资源来倍增用户终端的定位精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种卫星导航定位系统中倍增用户终端的定位精度的方法，利用卫星导航定位系统中导航卫星多个载波频点可同时工作，用户终端通过多个载波频点同时单独测量并改正导航卫星的轨道误差和钟差、电离层时延，对流层时延、多路径误差，实现在多个载波频点上导航卫星到用户终端的伪距测量，最终确定用户终端位置的准确坐标。

本发明提出了一种卫星导航定位系统中倍增定位精度的方法，其包含两个方面的物理含义：一方面：卫星导航定位系统中每颗导航卫星都下行N个载波频点的导航信号，这时导航信号的测量噪声减少为单载波频点测量噪声的利用N个载波频点分别测量并改正后的导航卫星轨道误差和钟差是不相关的；利用多个载波频点改正电离层时延和对流层时延，其残差也相应的减少为利用N个载波频点分别改正用户终端的多路径误差。最后，经过多个载波频点改正后的伪距测量中的残差互不相关。因此，对于每颗导航卫星，利用N个载波频点分别测量和改正后的伪距测量值，都具有随机特性，满足式(1)的使用条件。在使用多个载波频点的情况下，式(1)可改写为：

σ_i＝DOP_i·PAFP·σ_UERE (2)