[发明专利]一种通信基站天线方位角监测方法

摘要

本发明涉及一种通信基站天线方位角监测方法，属于卫星定位与导航技术领域。该方法基于两个低成本GNSS模块以及多套GNSS天线，利用GNSS单频伪距与载波相位观测值，采用序贯最小二乘方法，实时解算模糊度的浮点解，并采用约束LAMBDA方法解算整周模糊度，获得高精度的测向信息；同时采用射频切换技术，获得多套GNSS天线的方向信息，从而降低设备成本。该方法基于两个低成本单频卫星导航模块，支持多个基站天线上安装的卫星导航天线，获得每个基站天线的方位角信息，可对基站天线进行实时、在线监测，提高网络优化水平，降低维护成本。

主权项

1.一种通信基站天线方位角监测方法，其特征在于：该方法基于两个低成本GNSS模块以及多套GNSS天线，利用GNSS单频伪距与载波相位观测值，采用序贯最小二乘方法，实时解算模糊度的浮点解，并采用约束LAMBDA方法解算整周模糊度，获得高精度的测向信息；同时采用射频切换技术，获得多套GNSS天线的方向信息，从而降低设备成本；该方法具体包括以下步骤：步骤一：两个卫星导航模块连接两个卫星导航天线CPU控制射频切换开关，使得两个卫星导航模块首次连接任一基站天线上安装的两个卫星导航天线，两个卫星导航模块开始实时接收导航卫星的单频观测数据；步骤二：形成双差观测方程GNSS单频频率双差伪距与载被相位观测值为：式中，为双差伪距观测值，表示以米为单位的双差载波相位观测值，为接收机到卫星的双差距离，λ_g为载波波长，为载波的模糊度值，表示伪距的观测噪声，表示载被相位的观测噪声；步骤三：周跳探测采用载波相位观测值进行解算时，由于天线周围环境影响，载波相位观测值不可避免的存在周跳现象，为了获得可靠的解算结果，需要实时的探测周跳；由于两个天线都处于静止状态，因此专利中的周跳探测方法采用时间差分法，如下式所示：由于观测时间间隔较短，卫星变化不大，此方法可以有效探测到1周周跳；δ为域值，设置为0.8，如果超过该域值，则认为有周跳发生，即重新初始化该模糊度参数；步骤四：线性化观测方程步骤二中的公式为非线性观测方程，为了解算相对基线分量，需要进行线性化处理，采用泰勒展开线性化可得：式中为方向余玄，Δx_B，Δy_B，Δz_B为代估参数，为卫星k，j到B天线近似距离，为卫星k，j到A天线距离，A天线坐标可由单点定位获得；步骤五：序贯最小二乘估计采用序贯最小二乘即可以估计对应的待估参数，其过程为：式中y_k为伪距与载波相位观测值，A_k为观测值的系数矩阵，为k‑1历元的状态向量，为预测的状态向量，为当前k历元的状态向量，K_k为增益矩阵；步骤六：基线约束模糊度解算采用序贯最小二乘技术，计算模糊度浮点解及其方差协方差阵此时采用约束LAMBDA方法解算模糊度，获得模糊度的固定解；式中z为整数模糊度候选矢量，为最优n组模糊度解算结果；对于每组模糊度值，更新基线向量：式中为基线向量与模糊度的协方差，为浮点解基线向量，为固定解基线向量；由于基线长度已知，此时利用已知的基线长度约束选取对应的模糊度整数解：式中1为已知的基线长度，δ1为误差范围，为固定解的基线长度；步骤七：固定模糊度更新航向信息计算更新后的航向信息：式中为模糊度固定的东向和北向基线分量，γ为方位角；步骤八：切换射频开关切换射频，连接另一个基站天线上安装的两个卫星导航天线，并采用相同的解算方法，获得该基站天线的方位角信息，循环上述步骤。