多星座接收机的快速冷启动算法

发布时间：2020-09-28 07:07

　　随着各大全球导航卫星系统(GNSS)和区域增强星座的建立与不断完善,以及他们相互之间具有良好的兼容性,多星座接收机得到大力发展与广泛运用。多星座在提供更全面、更连续的观测信息方面具有绝对优势,但也随之带来一些效率的问题。为缩短多星座接收机冷启动情况下的首次定位时间(TTFF),本文针对多星座接收机冷启动过程中的算法展开一系列研究。首先,根据实际应用情况提出新的冷启动条件,并分析时间、历书的误差影响。分析比较冷启动的两种方式与相应的具体步骤,并指出串行方式在提高冷启动效率方面具有的可能性。说明接收机的多通道协作方式,以证实串行方式的可行性。给出统一多星座时空参考系的方法。随后,在传统可见星搜索算法的基础之上,提出抗遮蔽可见星搜索算法。分析指出传统算法在实际遮蔽情况下很可能退化成全星座搜索,进而损失全部效率。为解决此问题,抗遮蔽可见星搜索算法利用初始卫星组、边缘卫星组以及外延内缩搜索的设计,实现了相比于传统算法,在遮蔽情况下仍能保持大部分效率的性能。再者,在抗遮蔽可见星算法的基础之上,提出差分多普勒可见星搜索算法。分析多普勒效应蕴含用户位置信息的原理,并做出多普勒频移观测量的组成分析,指出其反演粗略用户位置的可行性。为更精确的计算粗略用户位置,提出差分多普勒方程。分析基于差分多普勒方程的用户位置备选集条件判断方法。提出效率参考值的近似计算方法,并分析近似处理带来的误差、给出补偿方法。分析影响带状区域的交叉效果的关键因素。形成算法流程,实现了在多种观测条件下,提高冷启动效率的性能。最后,提出基于多普勒定位的可见星搜索算法。分析多普勒定位原理,及其误差与精度因子,并结合算法的需要构建高程约束的多普勒定位方程。在解算用户位置的同时,给出本地频偏的参数估计,辅助捕获。给出不同可见星组合精度因子的估算方法与排序指标,并给出用户位置误差的补偿方法。形成算法流程,提高了冷启动效率。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN967.1
【部分图文】：

原理图,原理图,用户位置,效率

为周围物体遮蔽），而我们对之置之不理的话，就会错，最终影响到算法能够在多大程度上缩短 TTFF。无变，新算法是可以抗遮蔽，可是因此而损失的效率将初始卫星组与边缘卫星组的概念，以保证算法的效率星搜索算法并没有使用用户位置备选集 G 的概念，一维的情况可理解为等价的，但是实际上对于缩短，也就是说，如果能够不借助用户位置备选集而直接略对用户位置备选集的了解。并且，本文抗遮蔽可见星的排序与选取方式是不相同的。因此也就不存在如计算方法完成整个冷启动过程中对全部卫星的排序与地体会到。据法没有使用用户位置备选集 G 的概念，并且不对捕根据捕获成功的结果去剔除理论上已经不可见的卫星

原理图,原理图,卫星,重叠区域

图 3. 2 构建边缘卫星组原理图1 ，则选取 SV2 加入边缘卫星组。可以想象，在卫星组将大致连成一个环的形状，虽然其中的卫星明显于它们的捕获结果（最好是捕获成功），那将对剔除备选集的话，也将大大缩小 G 。原因在于，两颗卫的重叠区域就越小。实际上，不论边缘卫星组中的某蔽可见星搜索算法都能够很好的加以利用，为接收机高效的建议。还有一点需要注意的是，每当成功捕获 3.2.1 中的方式尝试剔除一部分卫星，那么剩余卫星的未尝试捕获的边缘卫星组中的其他卫星，即对边缘卫响的。搜索过程分析目的如果细分的话有两点，一是尽快地搜索到必要数

示意图,示意图,卫星,第一

节中提到的“不论边缘卫星组中的某颗卫星的捕获结果是成功还法都能够很好的加以利用”，正是本小节所说的基于边缘卫星组，一是基于捕获成功的卫星进行外延搜索，二是基于捕获失败的部的外延搜索后，再进行全部的内缩搜索。是指，接收机沿着第一颗可见星至可见边缘卫星的连线 L，搜索所谓更外围是指，第一颗可见星至某卫星的连线的模大于 L，且种简单的实现方式是，以模大于 L为前提，按与 L的夹角对卫星缩搜索是指，接收机沿着不可见边缘卫星至第一颗可见星的连线可见。所谓更内部是指，某卫星至第一颗可见星的连线的模小于。一种简单的实现方式是，以模小于 L为前提条件，按与 L的夹卫星组的展开搜索的示意图见图 3.3，图中0SV 表示第一颗可见星缘卫星，i,1 i,2SV 、 SV表示基于iSV 的更外围的第一顺位卫星与见边缘卫星，j,1 j,2SV 、 SV表示基于jSV 的更内部的第一顺位卫未画出。

【参考文献】