一種基于北斗導航的事后測量系統的制作方法

本實用新型屬于衛星導航和測量、測繪技術技術領域，尤其涉及一種基于北斗導航的事后測量系統。

背景技術：

北斗衛星導航系統的原理是，北斗衛星發射經過編碼調制的連續波無線電信號，編碼中載有衛星信號準確的發射時間以及不同的時間衛星在空間的準確位置(星歷)等信息。衛星導航接收機在接收到衛星發出的無線電信號后，便能從測量出信號的到達時間算出衛星在空間中傳播的時間，再用這個傳播時間乘以信號在空間的傳播速度(光速)，便能求出接收機與衛星之間的距離。由于北斗接收機時鐘和衛星時鐘存在誤差，因此北斗接收機測得的信號傳播時間存在一個時鐘誤差，由該時間計算出的距離并不是接收機與衛星之間的真實距離，因此稱之為偽距。該時鐘誤差可作為未知量通過解算方程得到，因此接收機測得與4顆以上衛星之間偽距便可以解算出接收機的自身位置實現定位。

北斗北斗接收機完成定位必須得到與四顆以上衛星的偽距測量值和衛星位置信息，其中衛星位置信息及其他信息可通過衛星導航電文中的星歷數據獲取；偽距測量值是通過偽碼相關后得到本地接收時刻和衛星發射時刻的時間差乘以光速得到。

目前北斗接收機在無星歷數據的條件下實現定位需要18s-50s時間。衛星星歷數據也可以通過星歷注入的方式注入到接收機中。將有效的衛星星歷事先注入到北斗接收機中，北斗接收機正常收星大約需要6s～12s實現幀同步后，即可實現北斗接收機快速定位。該方式由于受限于現有北斗導航系統當行電文技術體制，6s以內短時飛行軌跡的測量將無法完成，這是因為現有的北斗系統設計和北斗接收機工作原理，在短時間內無法完成幀同步獲得偽距信息，飛行軌跡工作的短時間內北斗接收機無法完成定位。因此，假如飛行軌跡只有6s左右，或者需要測量飛行軌跡的前6s的軌跡數據，那么該技術方法無法做到。

技術實現要素：

本實用新型針對以上技術問題，提供一種基于北斗導航的事后測量系統，可得到北斗接收機飛行時前6s的軌跡數據。

本實用新型采用的技術方案如下，一種基于北斗導航的事后測量系統，包括載體北斗接收機和基準北斗接收機，所述載體北斗接收機安裝于運行測量載體中，所述基準北斗接收機置于測量位置附近，所述載體北斗接收機和基準北斗接收機均與北斗衛星通信，分別接收衛星信號并A/D轉換后進行存儲，所述北斗接收機存儲后的原始數據進行匹配處理得到定位數據。

優選地，所述載體北斗接收機由信號接收單元、頻率變換單元、存儲記錄器和電源單元組成，所述信號接收單元與頻率變換單元連接，所述頻率變換單元與存儲記錄器連接。

優選地，所述信號接收單元包括接收天線和前置放大器，所述頻率變換單元包括依次連接的基準振蕩器、頻率合成器、下變頻器和A/D轉換器，所述前置放大器與下變頻器連接，所述A/D轉換器還與存儲記錄器連接。

優選地，所述接收天線采用模式為雙天線合路輸入模式。

本實用新型具有的有益效果在于：本實用新型可得到載體北斗接收機收星1s后的定位數據，解決了傳統北斗接收機無法得到收星后6s以內定位數據的問題，可在短時飛行載體軌跡外測中應用(例如飛行全過程只有6s以內的載體，其飛行軌跡參數精確測量)。

附圖說明

圖1為本實用新型的系統結構示意圖。

圖2為基準北斗接收機的結構示意圖。

圖3為載體北斗接收機的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖說明，對本實用新型進行詳細地介紹，應當理解，以下只是介紹本實用新型的具體實施方式，并不在于限定本實用新型的保護范圍。

如圖1所示，具體的方案如下，包括基準北斗接收機和載體北斗接收機，基準北斗接收機和載體北斗接收機分別與北斗衛星通信，分別接收衛星信號并A/D轉換后進行存儲，在飛行軌跡測量位置較近的已知坐標點放置一臺北斗衛星接收機，為基準北斗接收機，在飛行軌跡測量前后，該已知位置的基準北斗接收機進行衛星信號測量，并將測量數據存儲在記錄器中，飛行軌跡測量載體中安裝另一臺北斗衛星接收機，為載體北斗接收機，在飛行軌跡測量時，載體中的北斗接收機將A/D采樣后的數據存儲在記錄器中。

基準北斗接收機為普通的北斗接收機，為現有技術，其基本結構由信號接收單元、頻率變換單元、信號處理通道單元、控制單元、存儲單元、電源單元等幾大模塊組成，如圖2所示。

信號接收單元主要由天線和前置放大器組成，它的主要功能是接收來自衛星的導航信號，天線的作用是將北斗衛星信號極微弱的電磁波能轉化為相應的電流，而前置放大器則是將北斗衛星信號予以放大。

頻率變換單元，包括依次連接的基準振蕩器、頻率合成器、下變頻器和A/D轉換器，前置放大器連接下變頻器，其中的基準頻率振蕩器為北斗接收機提供時間和頻率基準，通過混頻、濾波，完成射頻信號(1575.42M)到中頻信號的變換，抑制多路徑干擾和帶外干擾，同時將天線的低信噪比信號提高到處理模塊所需的電平，并具有一定的動態范圍，通過采樣信號對中頻信號進行抽樣，獲得數字中頻信號以便后續數字化處理。

信號處理通道單元連接A/D轉換器，能夠從偽隨機碼中提取衛星導航電文，及時測得運動載體的實時位置。

控制單元對信號通道進行控制，接收來自信號通道輸出的導航電文，提取出導航數據，并對其進行相應的處理后進行計算，以提供導航、定位、授時等服務。

載體北斗接收機與基準北斗接收機的結構不一致，其結構如圖3所示，由信號接收單元、頻率變換單元、存儲記錄器和電源單元組成，即在基準北斗接收機的結構上減少信號通道和控制單元的工作，信號接收單元主要由天線和前置放大器組成，為保證運動載體在旋轉時的衛星信號接收，載體北斗接收機接收天線采用雙天線合路輸入模式，可保證接收機接收衛星信號。

載體北斗接收機的頻率變換單元與基準北斗接收機的頻率變換單元結構一致，功能一致，載體北斗接收機的存儲記錄器直接與載體北斗接收機的頻率變換單元中的A/D轉換器連接。

載體北斗接收機在完成偽碼同步之后，進入導航電文幀解析，此時，至少需要解算出下一子幀的同步碼和周內秒計數(SOW)，才能實現幀同步，進而解算出接收信號在某一時刻采樣處的衛星發射時間，實現對該時刻偽距測量值的獲取，該過程大約需要6s。

因此，在載體北斗接收機完成偽碼同步后，無法短時間完成幀同步接收完成載體北斗接收機定位所需要完整數據。這些數據可通過用另一臺北斗接收機(基準北斗接收機)在飛行軌跡數據測量前后的導航電文數據進行匹配獲得。由于兩臺相近的北斗接收機，在解析同一顆衛星的導航電文的時間可以認為是同步的，因此可采用將載體北斗接收機測量數據和基準北斗接收機的數據進行事后處理得到載體北斗衛星接收機在飛行軌跡中的定位數據。

具體為，利用采樣時刻得到數據與基準北斗接收機測得的導航電文數據進行部分匹配，來外推找到基準接收機的導航電文參數的星歷數據，該星歷數據作為載體北斗接收機事后導航解算的星歷數據，同時也可以匹配外推解調出周內秒計數(SOW)后得到衛星發射時刻，解算出偽距測量值，該偽距測量值即為該采樣時刻的偽距測量值，因此，可得到載體北斗接收機收星1s后的定位數據，解決了傳統北斗接收機無法得到收星后6s以內定位數據的問題，可在短時飛行載體軌跡外測中應用。

并且，結合事后偽據差分定位解算算法，消除主要的偽距測量誤差后，對解算方程采用最小二乘法對北斗衛星接收進行定位解算得到飛行軌跡測量定位數據，定位解算結果定位精度小于1m，測速精度小于0.1m/s。

本實用新型的實施例只是介紹其具體實施方式，不在于限制其保護范圍。本行業的技術人員在本實施例的啟發下可以作出某些修改，故凡依照本實用新型專利范圍所做的等效變化或修飾，不限于圖示外形,均屬于本實用新型專利權利要求范圍內。