北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)偽距差分定位技術(shù)分析

錢麗

常州市瑞德信息科技有限公司 江蘇 常州 213000

引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國著眼于國家安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，需要自主建設(shè)運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其使用范圍覆蓋全球，向全球用戶開放，提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的國家重要時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施。隨著人們對于定位精準(zhǔn)度的高度需求，也就產(chǎn)生了差分技術(shù)，差分技術(shù)根據(jù)修正信息種類的不同可以分為位置差分、載波相位差分以及偽距差分三種，本文將通過對偽距差分技術(shù)進(jìn)行分析，簡述其對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精準(zhǔn)定位的影響。

1 差分技術(shù)產(chǎn)生的原因以及技術(shù)分析

1.1 差分技術(shù)的技術(shù)分析

差分技術(shù)在技術(shù)實(shí)踐的過程當(dāng)中，主要是利用兩臺接收機(jī)進(jìn)行作業(yè)，一臺稱為基準(zhǔn)站接收機(jī)，一臺稱為移動(dòng)站接收機(jī)，兩臺接收機(jī)互相協(xié)助作業(yè)。工作情況如下：兩臺接收機(jī)同時(shí)觀測與接收由北斗衛(wèi)星傳出的衛(wèi)星信號，基準(zhǔn)站接收機(jī)將根據(jù)已知坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及北斗的定位數(shù)據(jù)，對得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行差分解算，然后將修正的誤差數(shù)據(jù)發(fā)給移動(dòng)站接收機(jī)，移動(dòng)站接收機(jī)將接收并且再次由數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，而后將數(shù)據(jù)傳給衛(wèi)星，衛(wèi)星將再次對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，通過該方法，可達(dá)到提高信號定位精準(zhǔn)度的目的[1]。

1.2 產(chǎn)生的原因

在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號傳輸過程當(dāng)中，會受到很多因素的影響，從而造成數(shù)據(jù)誤差，比如：在經(jīng)過流層時(shí)，信號受到了接收地多方因素的干擾，衛(wèi)星信號的物理狀態(tài)折射率會發(fā)生變化，從而造成信號延遲；信號在經(jīng)過電離層時(shí)，由于電離層中包含著大量的自由移動(dòng)電子，當(dāng)北斗衛(wèi)星的導(dǎo)航信號在經(jīng)過該電離層時(shí)，極易受到自由移動(dòng)電子的影響，從而影響到北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精確度；北斗衛(wèi)星信號的接收機(jī)在接收信號時(shí)，由于自身相關(guān)的誤差，也會造成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號的不準(zhǔn)確。因此，若是要增加北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精確度，則可以采用差分技術(shù)來達(dá)到技術(shù)需求[2]。

1.3 差分技術(shù)算法分析

在差分定位技術(shù)當(dāng)中，其主要算法為偽距單點(diǎn)定位算法，該算法主要是通過某顆衛(wèi)星的位置以及其時(shí)鐘差，測定接收機(jī)的位置和時(shí)鐘差，兩者建立線性方程組，實(shí)行線性化，為了消除或者減少誤差，一般采用迭代法求取線性方程組的解，在得到近似數(shù)值之后，還需帶入方程迭代，直到迭代結(jié)果可以收斂之后，才可以得到最終的解。在定位算法當(dāng)中，需要建立空間坐標(biāo)系，以便確定衛(wèi)星的位置以及接收機(jī)的位置等相關(guān)因素，衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)中的位置參數(shù)與衛(wèi)星的空間位置采用的并不是同一種坐標(biāo)，前者采用地理坐標(biāo)表示，后者采用軌道參數(shù)來表示，選擇好的坐標(biāo)，利于整體的定位計(jì)算，所以在選擇坐標(biāo)時(shí)，要便于進(jìn)行上述不同坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，從而使之后的偽距單點(diǎn)定位算法更為簡便。

2 偽距差分技術(shù)的分析

2.1 技術(shù)原理

首先，基準(zhǔn)站接收機(jī)通過北斗系統(tǒng)發(fā)出的衛(wèi)星信號解碼得到偽距測量值；然后利用基準(zhǔn)站的地理坐標(biāo)以及衛(wèi)星的坐標(biāo)信息，可以計(jì)算出基準(zhǔn)站與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，該真實(shí)距離與之前得到的偽距測量值之間的差值即為我們需要修正的偽距測量誤差；最后基準(zhǔn)站接收機(jī)將計(jì)算所得的差值發(fā)送給移動(dòng)站接收機(jī)，移動(dòng)站接收機(jī)將利用得到的差值修正之前解碼所得的偽距，再進(jìn)行精準(zhǔn)定位解算，從而可以獲得移動(dòng)站接收機(jī)的位置[3]。

2.2 偽距差分技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

偽距差分技術(shù)能夠得到米級定位精度，是目前差分技術(shù)當(dāng)中應(yīng)用最廣的一種差分。值得注意的是，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)偽距差分技術(shù)的定位精準(zhǔn)度會隨著移動(dòng)站接收機(jī)與基準(zhǔn)站接收機(jī)之間的距離發(fā)生改變，相距距離越短，北斗系統(tǒng)定位精準(zhǔn)度越高。偽距差分技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)是：基準(zhǔn)站提供所有衛(wèi)星的改正數(shù)，用戶接收機(jī)只需觀測任意4顆衛(wèi)星就可以完成精準(zhǔn)定位；其缺點(diǎn)就是前文說到的：差分精準(zhǔn)度會隨基準(zhǔn)站到用戶的距離改變而改變，這就會導(dǎo)致在某些時(shí)候，會出現(xiàn)較大技術(shù)誤差。

3 工作中的北斗定位技術(shù)運(yùn)用

在戶外遇到緊急情況時(shí)，用戶開啟SOS功能，設(shè)備會通過衛(wèi)星自動(dòng)向預(yù)設(shè)的緊急聯(lián)系人發(fā)送當(dāng)前的位置和求助短信。信息健全機(jī)制（離線消息的推送）——不必?fù)?dān)心會出現(xiàn)由于用戶信號強(qiáng)度不夠或者用戶未在線，導(dǎo)致用戶接收不到來自其他用戶信息的情況，當(dāng)用戶出現(xiàn)此類情況時(shí)，數(shù)據(jù)服務(wù)中心會將此類消息存儲，將未讀消息完整發(fā)送給相應(yīng)用戶，保證消息健全。上述工作項(xiàng)目采用了北斗衛(wèi)星定位通信系統(tǒng)，解決了無公網(wǎng)的環(huán)境通訊定位的問題，從而解決了海上定位、通訊、救援的問題，為漁民、貨運(yùn)等提供了安全保障。

4 結(jié)束語

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精準(zhǔn)度一直是我國致力于研究的科研項(xiàng)目，且目前已取得一定的成效，但是在各國科技競爭日益加強(qiáng)的今天，還需要不斷的探索進(jìn)步。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)偽距差分定位技術(shù)在導(dǎo)航系統(tǒng)中運(yùn)用越來越廣泛，精度也越來越高，具有良好的發(fā)展前景。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)發(fā)展至今，已成為美國GPS，俄羅斯GLONASS之后第3個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)也還需要不斷完善與改進(jìn)，需要對差分技術(shù)等相關(guān)技術(shù)做出更多的研究與探討，選用合適的技術(shù)，才能完成這一重要的科研任務(wù)。