2] (3)载波调制
[0053] 对生成的短精码扩频调制信号用载波信号行载波调制得到最终的调制 信号Ssignal，从而完成扩频信号频谱在载波频段上的搬移。
[0054] Ssignai^ghort^^carrier
[0055] 符号表示数值乘法运算。
[0056] 4、差分信息实时定位解算方法
[0057] 用户定位终端将接收到通过卫星转发的差分广播信号，将信号中调制的差分广播 数据进行解调、解码，与北斗用户接收终端接收到的北斗导航卫星观测数据联合进行定位 解算，即将卫星轨道修正数据用于修正北斗广播星历，卫星时钟修正数据用于修正北斗广 播钟差，然后将修正后计算得到的卫星位置和卫星钟差参与定位解算，实现高精度实时定 位，如图2所示。
[0058] 实施例中，采用中国区域定位系统（ChinaAreaPositioningSystem，简称CAPS) 作为依托平台，说明本发明提出的北斗天基高精度实时定位方法的实施过程。具体实施步 骤如下：
[0059] 1、差分修正数据生成方法
[0060] 基准站测站坐标精确已知，以导航卫星广播星历和广播钟差为初值，利用区域网 多个基准站的双频观测数据估计导航卫星轨道、卫星钟差和码偏差改正。电离层误差通过 形成双频消电离层组合修正，对流层延迟通过估计测站天顶方向对流层延迟修正。
[0061] 卫星轨道可以进行精密建模，实现较好的预报（预报1小时误差在cm级），码偏差 比较稳定，短时间变化不大，因此可以利用小时数据，采用法方程叠加的方式基于最小二乘 估计卫星轨道和码偏差的改正，然后进行短期（>1小时）预报。这样做更加稳健，不易出现 滤波发散的情况。
[0062] 卫星钟差变化较快，难以实现高精度建模，需要基于实时数据进行估计。引入先期 估计的卫星轨道、码偏差以及对流层延迟信息，基于实时数据流，采用平方根信息滤波实时 估计卫星钟差。
[0063] 实时卫星轨道和码偏差处理流程可描述为：基于三频优化组合对小时数据进行预 处理，探测粗差和周跳，并尽可能准确修复探测出的周跳，减少模糊度参数；对预处理后干 净的1小时观测数据基于最小二乘方法估计卫星轨道和码偏差等参数，形成当前小时数据 的法方程；将当前小时数据的法方程与先前71个小时的71个法方程文件进行叠加，连接模 糊度参数，形成弧长为3天（72小时）的组合法方程；利用组合法方程估计轨道初值和码偏 差（每小时一个参数）的改正；通过轨道积分外推1小时形成预报的实时轨道；对码偏差的 时间序列进行拟合，预报下一小时的码偏差。新的小时数据到达后，重复上述过程。
[0064] 实时钟差估计的数据处理流程：基于单点定位方法进行码伪距粗差探测，基于实 时三频优化组合进行载波相位粗差和周跳探测；将实时卫星轨道、测站位置和ERP参数作 为已知参数引入到实时精密卫星钟差处理器中，利用预处理后干净的实时观测数据，采用 平方根信息滤波估计方法估计卫星钟差改正。参数估计采用历元间差分的模式，以前一时 刻的钟差作为参考值，直接估计历元间的钟差变化量，然后归化得出钟差值，并将其与广播 钟差进行比较得到钟差修正信息。
[0065] 2、差分广播电文生成方法
[0066] 对于电文播发内容根据实际需求和数据精度可以由下面两组中二选一进行广 播：
[0067] (1)电文结构1:
[0068] 轨道修正信息+时钟修正信息+码偏移信息+用户测距精度
[0069] (2)电文结构2 :
[0070] 轨道修正信息+快速时钟修正+码偏移信息+用户测距精度
[0071] 对于两组电文播发内容都采用双频点单支路的方式来实现。
[0072] (1)电文结构1
[0073] 利用C1频点I支路播发轨道修正和时钟修正信息，信息速率为200bps，电文10秒 注入一次，每次2000bits;C2频点I支路播发URA和码偏移信息，信息速率为150bps，电文 2秒注入一次，每次300bits。在该种电文设计的条件下，轨道修正、时钟修正、码偏移、URA 分别30秒、10秒、64秒、2秒完整播发一次，满足数据更新的要求。
[0074]C1I路电文播发轨道修正和时钟修正信息。完整数据单元为包含3个子帧的一帧。 每个子帧2000bits，10秒生成1子帧；一帧共6000bits，用30秒播发完毕。时钟修正信息 每子帧出现一次，轨道修正信息通过3个子帧（1帧）完整播发一次。
[0075]C2I路电文播发URA和码偏移信息。完整数据单元为包含32个子帧的一帧。每个 子帧300bits，2秒生成1子帧；一帧共9600bits，用64秒播发完毕。URA信息每子帧出现 一次，码偏移信息通过32个子帧（1帧）完整播发一次。
[0076](2)电文结构2
[0077]C1频点的I路播发快速时钟修正与码偏移信息，信息速率为300bps，电文2秒注 入一次，每次注入600bits;C2频点I支路播发轨道修正和URA信息，信息速率为200bps， 电文2秒注入一次，每次400bits。在该种电文设计的条件下，轨道修正、码偏移、URA、快速 时钟修正信息分别30秒、30秒、2秒、2秒完整播发一次，满足数据更新的要求。
[0078]C1I路电文播发快速时钟修正与码偏移信息。电文结构为包含15个子帧的一帧。 每个子帧600bits，2秒生成1子帧；一帧共9000bits，用30秒播发完毕，信息速率300bps。 每个电文子帧的结构一致，快速时钟修正信息每子帧出现一次，码偏移信息通过13个子帧 (14-15子帧相应位置留空，作为预留）完整播发一次。
[0079]C2I路电文播发轨道修正与URA信息。完整数据单元为包含15个子帧的一帧。每 个子帧400bits，2秒生成1子帧；一帧共6000bits，用30秒播发完毕，信息速率200bps。 每个电文子帧的结构一致，URA信息每子帧出现一次，轨道修正信息通过14个子帧（第15 子帧相应位置留空，作为预留）完整播发一次。
[0080] 3、差分广播信号生成方法
[0081] (1)测距码的生成
[0082] 本实施例中，确定短精码的码周期为TshOTt。_= 1*1(T3秒，码速率为Flmg。_ = 10. 23MHz，则一个短精码周期内的码序列长度为LshOTtMde=TshOTtrade*Flmge()de= 10230。
[0083]按图1所示短精码生成方法，本实施例中，生成多项式为：0xC001(x15+x14+l)， 截短后的周期为20460。X2的生成多项式为：0xD009(x15+x14+x12+x3+1)，截短后的周期位 20497。Xp&是15级优选对。X^X2异或后截短为10230从而得到短精码。
[0084] 下面说明以XI为例说明其具体实现方式。
[0085] 表1为短精码生成时XJP X2的初始状态。
[0086]
【主权项】
1. 一种北斗天基高精度实时定位方法，其特征在于包括下述步骤： 步骤1、基准站通过多频GNSS接收机及原子钟采集码伪距和载波相位观测数据，并以 小时文件和实时数据流两种形式发送至地面主控站；地面主控站通过实时轨道估计器和实 时钟差估计器生成差分修正信息，包括卫星轨道修正数据、卫星时钟修正数据以及码偏移、 用户测距精度；差分修正信息通过通信链路发送到用户接收机； 步骤2、生成差分广播电文Pdata，包括卫星轨道修正数据、卫星时钟修正数据、码偏移和 用户测距精度； 步骤3、生成差分广播信号，包括以下步骤： (1) 采用两个伪随机序列&、X2生成短精码PshOTt_rade，
? ?表示摩尔加 运算；短精码循环周期为Tlmg_Md，，短精码速率为F 则一个短精码循环周期内 码片长度Llong-code T long code^^long code ? (2) 将差分广播电文与短精码进行扩频调制，得到短精码扩频调制信号SshOTt，
(3) 对生成的短精码扩频调制信号用载波信号5__进行载波调制，得到最终的调制 信号ssignal，Ssignal=SshOTt*Scmier;* 表示数值乘法运算； 步骤4、用户定位终端接收到通过卫星转发的差分广播信号，将差分广播信号中调制的 差分广播数据进行解调、解码，与北斗用户接收终端接收到的北斗导航卫星观测数据联合 进行定位解算，即将卫星轨道修正数据用于修正北斗广播星历，卫星时钟修正数据用于修 正北斗广播钟差，然后将修正后计算得到的卫星位置和卫星钟差参与定位解算，实现高精 度实时定位。
【专利摘要】本发明提供了一种北斗天基高精度实时定位方法，首先生成差分修正数据，然后生成差分广播电文，采用两个伪随机序列生成短精码，将差分广播电文与短精码进行扩频调制和载波调制，生成差分广播信号；用户定位终端将差分广播信号中的差分广播数据与北斗导航卫星观测数据联合进行定位解算，实现高精度实时定位。本发明能有效在地球同步轨道卫星覆盖范围内实现分米级的高精度实时定位，快速提高和增强北斗卫星导航系统的定位服务性能。
【IPC分类】G01S19-41
【公开号】CN104570024
【申请号】CN201410814121
【发明人】杨强文, 卢晓春, 成芳, 孙保琪, 刘枫, 赵爱萍
【申请人】中国科学院国家授时中心
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月22日