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遮挡环境下原子钟和气压测高仪辅助北斗定位方法研究

李博 徐超 李孝辉 张慧君 王文利

李博, 徐超, 李孝辉, 张慧君, 王文利. 遮挡环境下原子钟和气压测高仪辅助北斗定位方法研究[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(9): 2212-2218. doi: 10.11999/JEIT171181
引用本文: 李博, 徐超, 李孝辉, 张慧君, 王文利. 遮挡环境下原子钟和气压测高仪辅助北斗定位方法研究[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(9): 2212-2218. doi: 10.11999/JEIT171181
Bo LI, Chao XU, Xiaohui LI, Huijun ZHANG, Wenli WANG. BeiDou Navigation Satellite System in Challenge Environment Using an Atomic Clock and Barometric Altimeter[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(9): 2212-2218. doi: 10.11999/JEIT171181
Citation: Bo LI, Chao XU, Xiaohui LI, Huijun ZHANG, Wenli WANG. BeiDou Navigation Satellite System in Challenge Environment Using an Atomic Clock and Barometric Altimeter[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(9): 2212-2218. doi: 10.11999/JEIT171181

遮挡环境下原子钟和气压测高仪辅助北斗定位方法研究

doi: 10.11999/JEIT171181
基金项目: 国防科技创新基金(CXJJ-17-M110)
详细信息
    作者简介:

    李博:男,1989 年生,博士生,研究方向为多信息源融合导航方法

    徐超:男,1989 年生,博士生,研究方向为高精度时间频率测量控制方法与技术

    李孝辉:男,1974 年生,研究员,主要研究方向为卫星导航系统中高精度时间频率测量控制方法与技术

    通讯作者:

    李博  lbeer1831@163.com

  • 中图分类号: P228.4

BeiDou Navigation Satellite System in Challenge Environment Using an Atomic Clock and Barometric Altimeter

Funds: Defense Science and Technology Innovation Fund (CXJJ-17-M110)
  • 摘要: 在城市峡谷等遮挡环境下,接收机无法连续进行定位解算;并且高程定位精度不能满足用户在立交桥或者盘山公路等环境下的定位需求。在接收机内使用原子钟,可以利用原子钟的高稳定性,对钟差进行高精度的预测。并通过与气压测高仪共同辅助北斗系统定位,可以有效提高接收机的定位精度和连续性;该文首先理论分析了原子钟和气压测高仪辅助定位算法;然后,提出一种气压测高仪初始化校正方法,并通过对钟差噪声类型的分析确定了钟差预测方法;最后,模拟遮挡环境,进行原子钟和气压测高仪辅助北斗卫星导航系统定位试验,并分析了定位结果。结果表明:仅跟踪两颗可见卫星,便可以进行定位解算,并且垂直方向上的定位误差从8.2 m (RMSE)下降到了5.2 m,定位结果的波动从4.6 m下降到了0.8 m。
  • 图  1  两年内气压和温度的变化

    图  2  2017年6月18日气压和温度的变化

    图  3  使用端点法,预测60 min后钟差的误差

    图  4  不同时长的接收机钟差预测的均方根误差

    图  5  可见卫星星空图

    图  6  PDOP变化图

    图  7  东西方向定位结果对比图

    图  8  南北方向定位结果对比图

    图  9  垂直方向定位结果对比图

    表  1  不同时长内气压、温度最大变化量的均方根误差

    时间(min) 气压(kPa) 温度(°C)
    15 0.017 0.44
    30 0.030 0.69
    45 0.043 0.92
    60 0.055 1.12
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    表  2  在不同温度和不同气压条件下,气压每变化0.01 kPa对高度的影响(m)

    气 压 (kPa) 温度(°C)
    –40 –20 0 20 40
    100 0.68 0.74 0.80 0.86 0.92
    90 0.76 0.82 0.89 0.95 1.02
    80 0.85 0.93 1.00 1.07 1.15
    60 1.14 1.24 1.33 1.43 1.53
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    表  3  不同时长内,气压测高仪测量高度的误差(RMS)

    时长(min) 15 30 45 60
    高度(m) 1.54 2.73 3.97 4.97
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    表  4  1 个小时内各个方向上的定位误差

    RMSE (m) Std (m)
    开阔环境 遮挡环境 开阔环境 遮挡环境
    东西方向 2.9 6.6 1.5 4.1
    南北方向 1.9 4.5 1.9 4.3
    垂直方向 8.2 5.2 4.6 0.8
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-18
  • 修回日期:  2018-05-18
  • 网络出版日期:  2018-07-12
  • 刊出日期:  2018-09-01

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