[发明专利]基于北斗/GPS双模软件接收机的卫星/惯性超紧组合方法

说明书

本发明公开了一种基于北斗/GPS双模软件接收机的卫星/惯性超紧组合方法，包括如下步骤：北斗/GPS双模软件接收机完成首次定位后对惯性导航系统进行初始化；进入超紧组合模式，估计出I、Q信息I_INS、Q_INS；北斗/GPS双模软件接收机得到的I、Q信息与I_INS、Q_INS的差值作为EKF的观测量；对惯性导航系统进行校正；估计出卫星信号的载波多普勒频率和伪码码相位，分别反馈到载波NCO和码NCO，形成闭环回路。本发明可以改善卫星/惯性组合导航系统的定位精度、提高系统的鲁棒性，改善卫星接收机在高动态、微弱信号、强干扰条件下的跟踪性能。

技术领域

本发明涉及北斗技术应用、多传感器数据融合及应用领域，尤其是一种基于北斗/GPS双模软件接收机的卫星/惯性超紧组合方法。

背景技术

卫星导航系统和惯性导航系统具有高度的互补特性，这一特性已经被广泛应用于卫星/惯性组合导航系统。传统的卫星/惯性组合导航系统通常采用松组合和紧组合两种信息融合方式。在松组合工作方式下，卫星导航系统和惯性导航系统独立工作，分别输出位置、速度、姿态等导航信息，然后再经由导航滤波器进行数据融合。而紧组合则利用了更加原始的导航信息，将惯性导航系统结合星历估计出的伪距、伪距率与卫星接收机得到的伪距、伪距率之间的差值作为观测量。虽然这两种组合方式都可以得到比单个定位系统更加优良的定位精度，系统也更加鲁棒，但是信息融合之后得到的误差校正量都是针对惯性导航系统的，对于卫星接收机的性能改善并没有帮助。这种退耦带来的结果是接收机跟踪环路对噪声和载体运动高度敏感，极易在微弱信号及载体高动态环境下造成卫星失锁，使得接收机跟踪环成为整个系统当中最为薄弱的环节。

超紧组合就是针对上述问题而提出的新型信息融合方式。其主要思想就是要打破传统接收机的跟踪环路，而将组合滤波器估计出的跟踪环路误差反馈到接收机内部的载波和伪码发生器，形成新的闭合环路。通过惯性导航系统来辅助卫星接收机的跟踪环路可以极大改善接收机在高动态、微弱信号、强干扰等环境下的性能，进一步提高了系统的鲁棒性，真正意义上实现卫星和惯性导航系统的双向辅助。

北斗二代导航系统是我国拥有自主知识产权的卫星导航系统，对于争取我国空间信息领域的话语权、保证国内位置服务的安全性具有重要意义。除了军用领域不再受制于人，卫星导航系统在民用领域同样有着广阔的市场前景和巨大的经济价值，这也成为GPS、北斗、GLONASS、GALILEO四大卫星导航系统最为激烈的争夺方向。因而加速北斗相关产品的开发，拓宽北斗导航系统的应用领域成为一项迫切的需求。

多模接收机相比于单模接收机来说，可以同时利用多个卫星星座的导航信息，并从中选择出空间分布最好的几颗卫星参与定位，从而提高接收机的定位精度。同时，多个载波频率有利于载波相位整周模糊度的快速解算和减弱电离层效应的影响。而软件接收机相比于以往基于ASIC平台的接收机来说，其突出的可编程特性为修改接收机跟踪环路提供了可能。

以往的超紧组合研究存在以下几个问题：

一、研究的开展往往在松组合和紧组合的基础之上，通过增加惯性导航结果到卫星接收机的反馈通道来实现，没有进一步利用更加原始的导航信息。

二、由于国内外对GPS的研究相对成熟，因而对超紧组合的研究也通常是针对GPS卫星导航系统的超紧组合研究，对于多模接收机，尤其是涉及北斗接收机的超紧组合研究相对欠缺。

三、国内对于超紧组合的研究往往停留在理论和方法层面的论证和仿真，缺乏在工程实现方面的探究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于北斗/GPS双模软件接收机的卫星/惯性超紧组合方法，能够改善卫星/惯性组合导航系统的定位精度、提高系统的鲁棒性，改善卫星接收机在高动态、微弱信号、强干扰条件下的跟踪性能。