值后，将其与射频前端的标称中频 值f。相比，其差就是多普勒频移观测量。
[0068]定位解算模块14。
[0069] 定位解算模块14,根据观测量信息和得到的导航电文进行联合定位，并利用滤波 算法使定位结果更稳定可靠，满足高灵敏度需求。
[0070] 定位解算模块14具体包括：
[0071] 计算模块，用于根据所述卫星的星历计算出卫星的位置；
[0072] 定位解算模块14,用于利用所述卫星的位置和所述观测量对用户位置进行定位解 算。
[0073]下面具体介绍计算模块的具体实施原理，其解算卫星的距离是分步骤进行的，另 外，可以解算GPS卫星的距离或者BD2(-种定位系统)卫星的距离。
[0074] 1)GPS卫星空间位置的计算
[0075]第一步:计算卫星运动的平均角速度η。
[0076] 首先，根据广播星历中给出的参数^计算出参考时刻的平均角速度no:
式中，GM为万有引力常数G与地球总质量Μ的乘积，其值为GM = 3.9860047 X ，. 1014m3/s2。然后根据广播星历中给定的摄动参数Λη计算观测时刻卫星的平均角速度n:n = η〇+Δη〇
[0077] 第二步:计算观测瞬间卫星的平近点角Ms。
[0078] 由于卫星的运行周期为12小时左右，采用卫星过近地点时刻to来计算平近点角Μ 时，外推间隔最大可达6小时。而广播星历每2小时更新一次，将参考时刻设在中央时刻时， 外推间隔小于等于1小时。所以用U e来取代卫星过近地点时刻to后，外推间隔将大大减小， 用较简单的模型也能获得精度较高的结果。
[0079] Ms=Mo+n(t-t〇e)
[0080] 式中，Mo为参考时刻t。』寸的平近点角，由广播星历给出。
[0081 ]第三步:计算偏近点角。
[0082] 用弧度表示的开普勒方程为:Es=Ms+essinEs。
[0083] 第四步:计算真近点角。
[0084] 根据开普勒轨道方程，可得近点角fs与偏近点角Es之间的关系：
[0085]
[0086]
L式中，es为卫星轨道的偏心率，由广播星历给出。由此可得 真近点角计算常用公式：
[0087] 第五步:计算升交距角
[0088]利用公式扁= ? + ./：计算升交距角，式中，ω为近地点角距，由广播星历给出。
[0089]第六步:计算摄动改正项。
[0090] 广播星历中给出了 Cu。、Cus、Cr。、Crs、Ci。、C is6个摄动参数，据此可求出由于地球引力 场位函数的二阶带谐系数项而引起的升交距角為的摄动改正项~、卫星矢径r的摄动改正项 Sr，和卫星轨道倾角i的摄动改正项δ,。计算公式如下：
[0091]
[0092]
[0093]
[0094] 第七步:对升交距角#、卫星矢径r、轨道倾角i进行摄动改正。
[0095]
[0096]
[0097]
[0098]式中：~为卫星轨道的长半径，io为tQe时刻的轨道倾角，由广播星历中的开普勒参 数给出。#为i的变化率，由广播星历中的摄动参数给出。 dt
[0099] 第八步:计算卫星在轨道面坐标系中的位置。
[0100] 在轨道平面直角坐标系中（坐标原点位于地心，X轴指向升交点）卫星的平面直角 坐标为：
[0101] xp = rcosu
[0102] yp = rsinu
[0103] 第九步:计算观测瞬间升交点的经度L。
[0104] 若参考时刻toJt升交点的赤经为￡\^，升交点对时间的变化率为Λ Ω，那么观测瞬 间t的升交点赤经Ω应为：
[0105]
[0106] 式中，Λ Ω可从广播星历的摄动参数中给出。设本周开始时刻(星期日〇时)格林尼 治恒星时为GAST week，则观测瞬间的格林尼治恒星时为：
[0107] GAST=GASTweek+〇et，
[0108] 式中〇e为地球自转角速度，其值Scoe = 7.292115Xl〇-5rad/s，t为本周内的时间 (s)。这样就可求得观测瞬间升交点的经度值为：
[0109]
[0110]
[0111] L= Ω 〇+Δ Ω (t_t〇e)_ ωβ?= Ω〇+(ΔΩ-ω θ)?_Δ Ω t〇e〇
[0112] 第十步:计算卫星在瞬时地球坐标系中的位置。
[0113]已知升交点的大地经度L以及轨道平面的倾角i后，就可通过两次旋转求得卫星在 地固坐标系中的位置：
[0114]
[0115]第十一步:计算卫星在协议地球坐标系中的位置。
[0116] 观测瞬间卫星在协议地球坐标系中的位置
[0117]
[0118] BD2卫星广播星历的格式与GPS卫星的广播星历基本类似，因此其卫星空间位置的 计算也与上节类似，这里不再赘述。
[0119] 定位解算模块14。
[0120]定位解算模块14,用到卫星位置和伪距观测量，通过求解方程来计算接收机当前 时刻的位置。如果已知卫星i的位置为^丨^巧^^^该卫星的伪距为口^设接收机位置为^ &11，7 11，211)，接收机钟差为^1。对于双模定位系统而言，系统时差八1'也作为一个未知量，则 可得到测量方程：
[0121]
[0122]对于双模定位系统，已知至少五颗卫星的位置和伪距，代入上式并做线性化，即可 联合求解，求出ru (xu，yu，zu)和接收机钟差的值。
[0123] 基于上述定位基本原理，在软件程序中使用最小二乘和卡尔曼滤波方法进行接收 机位置和速度的求解。然后，对定位结果进行检测。如果通过该检测，则输出此次的定位结 果，定位标志置1，否则不输出本次定位结果，定位标志置0。
[0124] 最小二乘法，是定位解算的基本方法，它能在含有误差与噪声的各个测量值之间 求得最优解，使所有测量值的偏差平方和最小。
[0125] 在满足单系统定位模式下至少四颗星，双系统定位模式下至少五颗星的情况下， 根据GPS和BD2接口控制文件提供的方法，利用星历参数计算出参与定位卫星的位置和速 度。由于伪距中包含卫星钟差和电离层、对流层延迟误差，定位解算前先利用星历参数计算 出卫星钟差;对于GPS和BD2卫星，均可根据电离层延迟参数计算出电离层延迟;并根据相关 模型对流层延迟进行估算。之后利用这些校正量校正伪距。将测量误差较大的伪距剔除后， 使用牛顿迭代法进行求解，直至迭代结束。
[0126] 卡尔曼滤波算法，是一种线性最小方差滤波方法，它采用状态方程和量测方程来 描述随机线性系统，按照估计状态误差的方差最小的准则，从被测量噪声污染了的量测值 中实时地估计出系统每一时刻的各个状态。它包括预测和修正两个过程。卡尔曼滤波器在 计算方法上采用递推形式，易于在计算机上实现。
[0127 ]设尚散化后的系统状态方程和量测方程分别为：
[0128]
[0129]式中：
[0130] Xk表示k时刻(nXl)维系统状态矢量;Xk-时刻的系统状态矢量；?k|k-!为 k-Ι时刻系统的转移矩阵;11{-1是卜1时刻(η XI)维系统噪声矢量；是系统噪声驱动矩 阵;Zk表示k时刻的(m X 1)维测量矢量;Hk为k时刻的(m X η)维观测矩阵;Vk是k时刻(m X 1)维 量测噪声向量。
[0131 ] 同时，Wk-i和Vk是互不相关的零均值白噪声序列，艮P :
[0132]
[0133]
[0134]
[0135]其中，Qk为系统噪声方差矩阵，是非负定的，Rk为测量噪声方差矩阵，是正定阵；S kj 是Kroneker函数：
[0136]
[0137] 如果离散系统满足上述要求，离散系统的状态最优估计可以采用如下步骤求得：
[0138]
[0139]
[0140]
[0141]
[0142]
[0143] 输出模块15,用于根据海用电子设备制定的标准格式匪EA格式输出所述导航结 果。
[0144] NMEA 格式：
[0145] 1)GGA-Psition Data〇
[0146] 功能描述:输出语句。描述定位数据。本语句包含与接收机定位、测时相关的数据。 如果只将BD、GPS卫星用于位置解算，传送标识符为BD、GP，如果使用了双系统卫星取得位置 解算，传送标识符用GN。
[0147] 格式：
[0148] $--GGA，hhmmss .sSjllll.ll,a,yyyyy.γγ,Β,χ,χχ,χ.χ,χ.χ,υ,χ.x,U,χχχχ,χ.x ? x.x*hh〈CRXLF>〇
[0149] 表1 「01501
[0151] 注1:状态指示(该数据字段不能为空）
[0152] (1)当该语句标识符为GP时，状态指示：0-定位模式不可用或无效；1-GPS SPS模 式，定位有效;2-差分GPSSPS模式，定位有效;3-GPS PPS模式，定位有效;4-实时动态(RTK)， 系统处于RTK模式中，有固定的整周数；5-浮动的RTK，系统处于RTK模式中，整周数是浮动 的;6-估算模式(航位推算）；7-手动输入模式;8-模拟器模式。
[0153] (2)当该语句标识符为BD时，状态指示:0_定位不可用或无效；1-无差分定位，定位 有效;2-差分定位，定位有效;3-双频定位，定位有效。
[0154] (3)当该语句标识符为GN时，状态指示:0_定位不可用或无效；1-兼容定位，定位有 效。
[0155] (4)无定位结果时，定位信息字段为空。