[发明专利]一种辅助GPS接收机实现信号平稳跟踪的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于全球定位系统（GPS）的导航系统领域，具体涉及一种辅助GPS接收机实现信号平稳跟踪的系统及方法。

背景技术

以全球定位系统（Global Positioning System,GPS）为代表的卫星导航系统具有定位精度高，覆盖范围广等诸多优点，被认为是实现连续、实时、精确定位的有效技术途径之一。然而GPS接收机的工作性能却直接受限于其工作环境，尤其在动态性较强的环境下，其环路容易产生失锁，进而导致无法获取定位信息。为了克服GPS接收机自身存在的缺陷，可以引入外部信息来提供短时相对精确的补偿，改善其在动态失锁环境下的定位性能。

根据对GPS接收机辅助层次的深入情况，有以下几种基本的实现途径：①GPS和外部信息均处于独立工作的状态，综合的作用主要体现在数据的简单融合；②在原始观测量域以最优滤波的形式实现信息融合，对于GPS接收机而言，就是利用伪距和伪距率的输出进行数据融合；③组合深入到GPS接收机的跟踪环路内部，从根本上解决环境干扰对接收机跟踪环路的影响。

综合辅助GPS接收机的实现途径，深入到环路跟踪内部的辅助形式是根本改善接收机性能的重要实现方式，因此如何更好的获得外部辅助信息，利用外部辅助信息成为解决辅助接收机领域的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用多加速度计的组合辅助GPS接收机实现信号平稳跟踪的系统及方法。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种辅助GPS接收机实现信号平稳跟踪的系统，其特征在于包括：

加速度计组，包括至少六个加速器；加速度计组实时输出各加速度计所在方向的比力信息；

比力计算单元，通过得到的上述比力获得载体的线加速度和角加速度信息；

姿态计算单元，通过得到的上述角加速度信息获得载体的角速度信息；

导航解算单元，通过得到的上述线加速度和角速度信息获得载体的位置和速度信息；

观测量转换单元，用于将载体的位置和速度信息转换成第一伪距和第一伪距率；

组合信息融合单元，上述第一伪距、第一伪距率结合经GPS天线接收并转换得到第二伪距和第二伪距率获得多普勒频率估计值。

所述加速度计组包括六个加速度计；六个所述加速度计设置在以GPS天线为中心的正方体上；所述加速度计分布在正方体各平面对角线的中点。

所述导航解算单元为SINS模块。

一种辅助GPS接收机实现信号平稳跟踪的方法，其特征在于包括以下步骤：

A、通过设置在载体上的加速度计组各加速度计输出的比力获得载体的位置和速度信息，并转换为第一伪距和第一伪距率；

B、设置在载体上的GPS天线接收的GPS信号送入射频前端经转换和处理获得第二伪距和第二伪距率；

C、第一伪距、第一伪距率、第二伪距、第二伪距率结合组合滤波器获得多普勒频率估计值，并将上述多普勒频率估计值作为跟踪环路的中心频率辅助跟踪环路。

上述步骤A包括以下分步骤：

A1、读取加速度计组各加速度计的比力输出信息，进行比力计算，获得载体的线加速度和角加速度信息；

A2、将获得的角加速度信息经姿态计算获得载体的角速度信息；

A3、将获得的线加速度和角速度信息经导航解算获得载体的位置和速度信息；

A4、将获得的位置和速度信息经观测量转换单元转换得到第一伪距和第一伪距率。

上述步骤B包括以下分步骤：

B1、GPS天线接收GPS信号并送入射频前端；

B2、射频前端将GPS信号通过功率放大、滤波、频率转换和模数转换后转化为中频数字信号，并输送到信号捕获单元和信号跟踪单元；

B3、信号捕获单元根据接收到的中频数字信号，调节伪码发生器和本地振荡器使本地伪码相位及载波频率与中频数字信号的伪码相位和载波频率粗略对齐，并将上述本地伪码相位和载波频率作为初始化信息输送给信号跟踪单元；

B4、信号跟踪单元的载波数控振荡器、C/A码数控振荡器和载波相位鉴定器根据接收到的初始化信息结合接收到的中频数字信号，使本地C/A码相位和载波频率与中频数字信号的伪码相位和载波频率精确对齐后，获得载波频率和C/A码相位；

B5、位同步和帧同步单元将接收到的信号跟踪单元的信息进行位同步和帧同步后，获得第二伪距、第二伪距率信息，并解调出导航电文；上述导航电文中包括GPS卫星星历，将上述数据送入组合信息融合单元。

上述步骤C包括以下分步骤：