伪卫星增强系统参考站接收机的测距偏差及优化

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1、国防科技大学学报伪卫星增强系统参考站接收机的测距偏差及优化徐博,孙广富,陈华明，欧钢（国防科技大学电子科学与工程学院卫星导航研发中心，湖南长沙410073）摘要：伪卫星相对地面用户是静止的，因此卫星与参考站接收机之间的距离几乎是不变的。在这种情况下，采样和量化引入的误差不再服从高斯分布，从而影响接收机的测量精度。为了解决这一问题，论文首先建立了卫星导航接收机的离散数字信号模型，并在此基础上分析了采样和量化对测距偏差的影响，然后通过仿真验证了结论的正确性，最后提出了伪卫星增强系统下参考站接收机的优化设计

2、方法。关键词：卫星导航；伪卫星；参考站接收机；测距偏差；中图分类号:TN967.1文献标识码:AAnalysiandOptimizationonRangingDeviationofReferenceStationReceiversinPseudoliteAugmentationSystemXuBo,SunGuangFu,ChenHuaMing,OuGang(SatelliteNavigationR&DCenter,SchoolofElectronicScienceandEngineering,Nati

3、onalUniv.ofDefenseTechnology,Changsha410073)Abstract:Thepseudo-satelliteisstationaryforthereferencestationreceiver,whichdistanceisnearlykeepconstant.Onthatcondition,theerrorcausedbysamplingandquantizationisnotGaussianvariables,whichwouldhaveimpactonthem

4、easurementaccuracy.Inordertosolvetheproblem,thedigitalsignalmodelofsatellitenavigationreceiverisintroducedfirst,andthentheeffectofsamplingandquantizationerroronmeasurebiasisanalyzed.Simulationresultsisgiventosupporttheconclusion,andtheoptimizationofrefe

5、rencereceiverinpseudo-satellitesysteminproposedintheend.Keywords:Satellitenavigation;pseudolite;referencestationreceivers;rangingdeviation;国防科技大学学报国防科技大学学报卫星导航系统已经成为国家重要的战略资源，在国防、国民经济和社会生活中发挥着重要作用[1]。由于卫星导航系统自身信号非常微弱，在某些遮挡较为严重的区域，无法提供连续可靠的定位服务。为了解决特殊环境下

6、卫星导航系统的性能，需要对卫星导航系统进行增强。目前主要的增强手段包括差分增强系统[2]和伪卫星增强系统两类[3-6]。差分增强系统的增强原理主要是在原有卫星导航系统信号基础上播发同频率类似导航信号和相关差分信息，一方面通过提高几何因子和可观测卫星数量来提高精度；另一方面利用卫星导航系统误差随时间缓变但却与距离和路径呈现强相关的特性，利用差分信息减少公共误差，增强系统的精度和完好性[7]。伪卫星增强系统主要是在地面或空中布设伪卫星，发播独立导航信号以及差分信息，通过增加近地面“可见星”的数目以改善GD

7、OP，提高导航系统的可用性及定位精度[8]。相比于差分增强系统伪卫星更容易通过增加信号功率来提高系统抗干扰能力，还具有快速布设、灵活组网等特性，大大提高了系统适用性[9]。伪卫星增强系统虽然可以提高卫星的可见性和定位几何，但无法从根本上提高用户的定位精度。为了实现高精度定位，使用差分定位是最有效的途径，而实现差分定位的最关键的设备就是参考站接收机。目前国内外伪卫星增强系统所采用的参考站接收机与真实卫星系统完全相同，并没有针对伪卫星系统的特性进行专门的设计。由于实际导航卫星在空间轨道上始终处于高速运动状

8、态，因此即使是地面静止用户，用户与卫星之间存在较大的相对运动。相对运动会引入时变的多普勒频率，这会给信号的捕获和跟踪带来一定的难度，但同时相对运动的存在，数字信号处理中的采样量化误差会呈现类似于白噪声的特性，因此反而会提高接收机的测量精度[10]。但是伪卫星始终固定于地面，对于地面静止的参考站接收机，两者之间的距离始终保持不变，卫星和用户之间仅仅存在由时钟源频率差导致的多普勒频率[11]。由于时钟源的频率通常比较稳定，国防科技大学学报虽然长时间来看存在一