箭載GPS接收機偽距觀測量及觀測時間修正
箭載GPS接收機偽距觀測量及觀測時間修正
摘要:針對某型號箭載接收機僅下傳信號發射時刻的小數部分而導致地面設備求解偽距時存在整秒模糊度，以及由於偽距測量時標更新頻率小於偽距採樣頻率導致的地面設備定位精度變差與１００ｍｓ模糊度問題，該文提出了一種偽距觀測量及觀測時間的實時修正方法。首先，分析運載火箭、ＧＰＳ衛星以及地球三者之間的位置關係；然後，計算隨火箭飛行高度變化的偽距理論值；最後，根據偽距理論值的不同特性，把運載火箭飛行區域劃分為４個區域，並針對不同區域設計了相應的實時修正演算法。基於火箭飛行實測數據的實驗結果表明，該演算法能夠解決整秒模糊度、１００ｍｓ模糊度以及偽距觀測值與偽距觀測時間不一致等問題，最終定位精度也能夠滿足試驗要求。
引用格式：饒愛水，劉冰，胡健，等．箭載ＧＰＳ接收機偽距觀測量及觀測時間修正［Ｊ］．測繪科學，２０１６，４１ （８）：１０６-１１０，８１．
箭載接收機輸出的原始測量數據包括偽距觀測量、多普勒觀測量、載波相位觀測量、對應的觀測時間等，地面設備在接收到原始測量數據後，通過軟體解算出火箭位置和速度。在處理某型號箭載接收機數據時， 發現觀測時間下傳頻率為２Ｈｚ，觀測量下傳頻率為１０Ｈｚ，部分觀測量未給出與之對應的觀測時間（每５ 組觀測量共用１ 個觀測時間）。文獻［２］ 指出， 採用偽距測量時， 接收機需要提供一個本地時間， 這個時間可以是任意的；而實際上， 對於高速運動的目標， 給出與觀測量對應的準確測量時間非常重要。當偽距觀測時間下傳頻率與偽距觀測量下傳頻率不一致時，將導致偽距觀測量與偽距觀測時間不匹配， 採用傳統的偽距單點定位方法將引入較大的觀測誤差，進而影響最終定位結果精度。因此， 本文針對該型號箭載接收機， 研究偽距觀測量及觀測時間的實時修正方法。
１原始測量數據分析
２偽距單點定位精度分析
３偽距觀測量的理論分析
４基於理論值的偽距及其時標修正演算法
４.１低軌區域偽距及時標修正演算法
４.２中軌區域偽距及時標修正演算法
４.３高軌及甚高軌區域偽距及時標修正演算法
５結束語
箭載接收機偽距採樣頻率要求較高， 定位計算消耗資源較大，定位頻率可能小於偽距採樣頻率，導致同一個觀測時間對應幾個不同的偽距觀測量；同時， 為更精確地表達原始測量值， 部分箭載接收機僅下傳信號發射時刻的小數部分， 導致偽距計算出現整秒模糊度問題。直接採用原始觀測量及觀測時間進行定位計算， 定位精度尚不能滿足試驗任務要求。本文在分析偽距理論值隨火箭飛行高度變化規律的基礎上， 把飛行區域劃分為低軌、中軌、高軌以及甚高軌４個區域，提出了基於偽距理論值的偽距觀測量及觀測時間修正演算法。在低軌和中軌區域， 採用實測數據對演算法進行了驗證。計算結果表明， 該演算法適用於偽距採樣頻率為１０Ｈｚ的情況，不受偽距時標更新頻率影響，較好地解決了整秒模糊度、１００ ｍｓ模糊度以及偽距觀測值與偽距觀測時間不一致等問題，且定位精度滿足火箭測軌要求。
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