[发明专利]一种COMPASS/GPS双系统四星定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种COMPASS/GPS双系统四星定位方法，属于全球卫星导航定位领域。

背景技术

随着航天技术、通信技术、计算机技术的迅猛发展，卫星导航系统的发展也日新月异，在科学研究、国民经济与国防建设等方面产生了极大的经济效益和社会效益，对人们生活的各个方面起到了越来越重要的作用。卫星导航系统的建设已经上升成为一种重要的国家战略问题。目前，我国正在积极建设具有自主知识产权的GNSS(全球导航卫星系统，简称为GNSS)——北斗卫星导航系统(COMPASS)。

COMPASS系统是北斗卫星导航系统的英文名称，是中国卫星导航系统的总称。从2005年开始，我国实施新一代卫星导航系统的建设，这是与国际上GPS/GLONASS/Galileo系统类似的系统，称为无源定位系统，接收机接收到的是卫星广播的导航信号，由接收终端来实现位置解算。该系统将分为两个阶段实现，第一阶段发射5颗静止轨道(Geostationary Earth Orbit，简称为GEO)卫星、5颗倾斜圆轨道地球同步(Inclined GeoSynchronous Orbit，简称为IGSO)卫星和4颗中轨道(Medium Earth Orbit，简称为MEO)卫星，形成14颗卫星组成的、能够覆盖我国和周边地区的区域服务能力的星座，这一阶段预计到2012年完成；第二阶段将建成全球卫星导航系统，可以提供全球性、全天候、高精度、连续、实时的导航服务，其全球星座由三十余颗卫星构成，这一阶段预计要到2020年完成。

作为全球卫星导航系统的一种，COMPASS和GPS的建设方式和基本目标是一致的，它们均是以空间卫星为基础的无线电导航与定位系统，能在全世界任何地方全天候、全天时、连续和实时地为用户提供三维位置、速度和时间信息。自从1995年7月17日GPS进入完全运行状态至今，GPS已经经过了十多年的发展，目前已是世界上建设得最为完善、应用最为广泛的卫星导航系统。而COMPASS系统目前正处于建设阶段，因此，设计开发COMPASS系统，特别是其一期组网运行系统与GPS兼容双系统接收机具有极为重要的现实参考意义和价值。

双系统伪距观测方程中含有5个未知数，分别为接收机三维位置和接收机相对于指定系统的两个钟差，因此双系统卫星接收机共有5个待求量，定位解算至少需要5个观测方程；

然而在城市环境中高楼林立，以及立体交通、桥梁的干扰都可能导致可见卫星达不到要求，出现有效卫星缺失的情况较为频繁，接收机无法保持定位，并且当完备条件恢复后，重新定位要花费大量时间。这时候如果能够使用非完备条件下的定位方法保持定位，就能够避免上述问题，为导航接收机用户提供更好的服务。

目前在非完备条件下实现定位的方法主要有：

1、INS(Inertial Navigation System，简称为INS)/卫星导航组合定位。该方法技术成熟，定位精度高，但需要额外的传感器，如陀螺仪、加速度计，导致系统成本过高，且不易集成。

2、利用电子地图的匹配实现双星或单星定位。这类方法成本较低，但严重依赖电子地图，适用范围小，且定位精度不高。

3、使用其他辅助设备，如气压高度表等。此类方法需要额外设备，不易集成。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明公开一种COMPASS/GPS双系统四星定位方法。本发明应用于全球组合卫星导航系统在卫星信号缺失条件下继续保持定位领域中。

本发明提供一种COMPASS/GPS双系统四星定位方法，利用双系统卫星信号完备条件下储存的信息，在卫星信号短暂缺失时，仍然能够完成定位。本发明能够在当双系统可见卫星数量只有4颗时，利用卫星信号完备条件下正常定位时得到的定位信息，推算出两个系统时钟钟差的关系，结合可见卫星，在短时间内保持定位。

本发明提出的一种COMPASS/GPS双系统四星定位方法，包括以下步骤：

步骤一：在双系统卫星信号完备条件下进行正常定位，储存定位信息；

(1)执行完备条件下的定位方法，在双系统可见卫星数量大于等于5颗时，求解双系统接收机位置的方程组为：