[发明专利]用于北斗卫星导航定位系统的联合时间同步与定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及北斗卫星导航定位系统中对地面接收机的联合时间同步与定位方法。 

背景技术

随着北斗卫星导航系统的逐渐完善和产业链的逐步形成，北斗卫星导航系统在国民经济社会各行业的需求将快速增长。对地面接收机的时钟进行同步与接收机定位解算是北斗卫星导航系统的基本功能。时钟同步主要是对地面接收机的本地时钟偏差进行估计、校正，使其与导航卫星的原子时钟相一致；定位解算是为了获取地面接收机在大地坐标系中的位置坐标。同时，地面接收机的本地时钟与北斗卫星的原子时钟的精确同步是保证其能够被精确定位的重要前提之一。 

传统的时钟同步与定位解算方法是：首先对接收机的时钟进行校正，使其与卫星的原子时钟相一致，在此基础上，再对接收机的位置坐标进行估计。这种方法计算量较大、处理时间长，对能量有限和需要快速定位的地面接收机(如电池供电的传感器节点等)并不适用。因而，需采用联合时钟同步与定位解算方法，实现低复杂度快速定位。 

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于北斗卫星导航定位系统的联合 时间同步与定位方法，其能利用地面接收机获得的来自多个北斗卫星导航卫星的导航电文以及地面接收机收到导航电文时的信号到达时间TOA来对地面接收机的进行联合时间同步和定位解算。 

本发明的技术方案如下： 

用于北斗卫星导航定位系统的联合时间同步与定位方法，其包括以下步骤： 

（1）地面接收机根据接收到的北斗卫星导航电文中的钟差参数计算信号发送的北斗时t_k，下标k表示卫星编号； 

（2）地面接收机根据接收到的北斗卫星导航电文中的星历参数计算北斗卫星在大地坐标系中的坐标p_k=[X_k,Y_k,Z_k]^T和时钟相偏τ_k，下标k表示卫星编号； 

（3）利用北斗时t_k和坐标p_k建立TOA观测模型： 

Tk+τk=τ+tk+||u-pk||c+ΔTk---(1)]]>

式中，T_k为地面接收机观测到的编号为k的卫星发送信号的到达时 

间，τ为地面接收机的位置坐标，u=[X,Y,Z]^T为地面接收机的时钟偏差，c为光速，ΔT_k为TOA测量误差； 

（4）对式(1)两边同乘以c，得到： 

r_k=t+||u-p_k||+n_k   (2) 

式中，r_k=c(T_k+τ_k+t_k)，t=cτ，n_k=cΔT_k； 

（5）将式(2)两边平方，引入中间变量η=u^Tu-t²；定义待估计变量使之线性化，得到：