文摘

不断发展的移动通信和卫星导航技术,5 g智能通信基站的定位要求也变得越来越高。开放GNSS原始观测数据,研究5 g智能通信基站的定位已经成为测绘学科的一个研究热点。本文基于GNSS观测数据的5 g智能通信基站的原始GNSS观测数据的质量5 g智能通信基站进行了研究和分析。基于多普勒平滑伪距的方法解决了问题,原来的伪距观测值的5 g智能通信基站嘈杂的和容易多路径误差是由于基站芯片的局限性和过程,这使得传统的数据处理方法无法满足的需求更高的定位精度。这种方法使用多普勒观测平滑伪距和决定了多普勒滤波策略和关闭值来提高数据质量。实验数据表明,多普勒平滑伪距可以提高数据质量和定位精度67.9%E方向,64.8%N方向,65.5%U方向。未来的世界将在智能的方向发展,无线网络5 g技术用于支持这个智能系统的建设将成为核心驱动一个领先的智能社会的发展。5 g网络信号有更高的可靠性和更低的延迟和能满足特定需求的智能制造、自主驾驶,和其他工业应用。这个新的基站产品能满足未来5 g基站的建设需求,适应未来密集,小型化,智能化站建设模式,并实现安全、快速站建设,提供必要的硬件支持5 g网络覆盖。

1。介绍

目前,全球导航卫星系统(GNSS)技术发展迅速,提供全天候、高精度的导航和定位服务不同的社会成员。55北斗导航卫星的成功发射标志着北斗导航卫星系统的全面部署(BDS)在中国的星座1,2]。与移动通信和卫星导航技术的不断发展,移动智能终端已经广泛应用领域的位置共享,工程测量,行人导航、消防和减灾。在日常生活中,如何获取实时和高精度地理位置信息通过移动智能终端已经成为一个热门话题,人们已经越来越对智能终端的需求定位(3,4]。特别是自2016年以来,谷歌提供的接口来获取原始GNSS观察(如C1伪距观测和L1载波相位观测,D1多普勒观察)的Android 7.0及以上牛轧糖为移动设备操作系统,但由于智能终端芯片的影响过程和天线,观测噪声和多路径误差大时定位基站(5,6]。然而,由于智能终端芯片的影响过程和天线,在基站定位观测噪声和多路径误差很大,导致定位精度较低,因此,如何提高定位精度的智能设备已成为一个研究热点,近年来7,8]。

多普勒观测具有更好的观测精度,并且不容易被多路径误差(9,10]。研究[11]分析了多路径误差的区别在5 g智能通信基站和大地接收器。一项研究[12)表明,使用多普勒定位结合伪距观测是比单独使用伪距观测。研究[13]研究了多普勒平滑伪距的可行性。研究[14多普勒观测)用于平滑伪距来提高定位的准确性和稳定性。自从5 g智能通信基站天线不同于大地的接收器,5 g智能通信基站更容易跟踪卫星信号,但信噪比低于大地接收器,和5 g智能通信基站的多路径效应是一个数量级高于大地接收器(15,16]。这是其中一个主要原因定位精度差5 g智能通信基站,而这些研究工作已经被许多学者做的,本文将不讨论17,18]。

解决定位精度低的问题5 g智能通信基站,本文充分利用多普勒观测的特性不受多条路径的影响开展研究的应用多普勒观测平滑伪距为智能终端,进行粗差研究排斥和广泛的多普勒滤波值设置过程中,根据分析结果和预处理测量数据来达到提高定位精度的目的(19,20.]。

2。多普勒定位结构

一个卫星的目标定位方法如下:获取卫星的坐标的本质;收购目标的入射波方向角和天顶角的卫星目标;建立第一个球面三角形地球表面的本质、目标、和钢管的顶点;北极是地球的南极或北极的地球;确定目标的坐标B和极N之间的关系基于第一个球面三角形的边和角。基于第一个球面三角形的坐标,substar的坐标点一个天空、入射波方向角和底部角,目标的位置B和极N确定。基于目标的位置B和极N,目标的坐标B确定。当卫星飞过目标辐射源,一颗卫星定位过程,其半径l在运动加速度的变化不断。基于径向加速度和目标之间的对应位置,目标的径向加速度测量在一些时刻,然后结合目标的约束位置在地球上,辐射源的位置的坐标位置(见图1)。

STK(卫星工具包),或卫星仿真工具,是由美国国际集团、美国、在复杂环境中迅速和有效地分析任务,如土地,海洋,和空气,并支持太空任务的整个过程,包括设计、测试、发射,操作,和任务。因此,它广泛应用于航空航天工业和科技领域。在本文中,我们选择了STK版本10环境和建立一个运动场景包括一个地面辐射源,运动的卫星和机载接收机STK的强大的和现实的分析能力。STK的通信仿真模块是用于分析地面辐射源信号的接收车载接收机。模拟流动的单星无源定位图所示2。

基于多普勒信息的定位主要是指使用多普勒频率和多普勒频率变化率确定定位表面,多个测量获得多个定位表面,和交叉位置作为目标的定位。一般来说,目标是在地球表面或在一个相对较低的高度,和二维平面分析使用。如图3。

3所示。粗差探测和多普勒滤波算法

GNSS伪距观测数据包含各种错误造成的观测设备,传播路径,相对论,卫星星历表,等。因此,单点定位结果受到卫星星历误差和大气折射误差的影响。由于5 g的影响智能通信基站本身,测量结果不稳定的地面接收器,和观察包含大,粗的差异。利用伪距观测实时动态定位,我们可以避免的问题解决歧义和处理循环跳跃,和得到定位结果的精度可以满足大多数导航用户单一的解决方案的需求。然而,伪距观测是容易受到多路径的影响,非可视距离,动态定位和信号阻塞,使复杂的场景中使用伪距不那么有效。由于工作周期的影响,为智能终端很难获得理想的载波相位观测,所以多普勒观测可以用来平滑伪距,提高卫星定位精度智能终端。当没有工作周期限制,载波相位平滑伪距的观测可以获得更可靠的卫星定位结果智能终端。在本文中,我们发现星历表元素包含粗差异通过计算二次星历表元素之间的差异,消除星历表元素,和重新启动平滑计算。

日历元素 ,伪距观测方程可以表示为如下方程: 在哪里是卫星数量;光的速度;是伪距观测;是真正的卫星地面接收器的距离;接收机钟差;卫星钟差;对流层延迟误差和电离层延迟误差;相对论性效应;是地球自转的错误;是多路径等未建模误差和测量噪声。

一个时代的区别 和时代(1)可以消除或削弱对流层延迟误差的影响,电离层延迟误差、相对论效应、地球自转的错误。由于卫星时钟更稳定,单一伪距历元素之间的差异是一个光滑曲线没有大跳发生时接收机的时钟。双历之间的区别是一条直线趋于0。根据误差理论,(一个错误是一个实验性的科学术语,是指在多大程度上测量结果偏离真实价值。数学上,测量值或其他近似值和错误的真正价值的区别。错误的错误理论是研究实验的理论;误差理论测试技术、仪器和工程实验和其他领域不可或缺的重要理论基础;它在科学和生产实践中起着重要的作用。三次,媒介选择错误的限制不同粗差被拒绝。

因为增加的更多week-hopping 5 g智能通信基站载波相位观测,伪距平滑的效果不好,所以本文采用多普勒平滑伪距,这并不影响week-hopping的算法更有效,和基站多普勒平滑伪距来源于载波相位平滑伪距。

日历元素 ,载波相位观测方程可以表示为如下方程: 在哪里是载波相位观测;是相应的载波波长;是整段时期歧义;是未知的载波相位测量噪声;其他参数具有相同的意思同方程(1)。

在最初的时期,让最初的平滑伪距等于初始时代伪距观测,即, ,传统的载波平滑伪距方程是在以下方程: 第一个系数方程的右边吗 通常被称为加权平滑因子,相当于以下方程:

结合方程(2)- (4),可以看出载体的使用平滑伪距独立于整个模棱两可,和获得的结果是一个高精度伪距变化率,而高精度伪距变化率可以直接获得的5 g智能通信基站。

根据欧洲GNSS机构发布的一份白皮书(GSA)、多普勒观测来自伪距率的变化,并给出的关系在以下方程: 在哪里表示伪距变异率,其价值可以从谷歌获得开放GNSS原始数据API接口;是一个常数,可以表示为哪一个 ;光的速度;是信号的中心频率(例如,l1 = 1575.42 e6 Hz);和多普勒频移是多普勒观测值。

因为多普勒观测有更好的观测精度和不被多路径错误,伪距变化率和多普勒观察之间的关系可以从方程(5)和伪距变化率而不是使用伪距平滑的手机多普勒平滑伪距,可以表示为如下方程:

4所示。结果

由于长期持续的高功耗的GNSS模块操作,5 g智能通信基站制造商已经介绍了基站内的“工作循环”机制,以确保GNSS的低功耗模块,导致不连续载波相位跟踪,导致循环跳的阶段观察前后星历表。基站可以打开选项强制全面跟踪GNSS测量消除“责任周期的影响。”表1显示领域的原始观测数据可供5 g智能通信基站。

伪距平滑、数据之前首先预处理检测多普勒之间的跳跃和伪距观测通过观察多普勒之间的主要区别和伪距值,然后第二个时代之间的差异来确定一个合理的阅读价值。表2显示了一个错误的双差分价值可观测卫星。

从表2,我们可以看到,多普勒观测数据是相对稳定的,和双差能反映一些卫星包含粗差异而伪距观测数据通过双重差异不同,所以很容易找到穿过双粗糙的差异区别并消除它们。显然,G11和G32是正常的观察,因为观测时代G11卫星相对较小,所以选择卫星32作为参考,0.9赫兹(3倍中误差)是集多普勒双不同的阅读价值和15米(3倍中误差)设置的排名值伪距差分的两倍。

卫星G11, G32、含G23选择的详细分析,正常观测的地方G11和G32不跳,单引号和双不同的观测卫星多普勒和伪距观测观察和时代元素,计算和比较结果如图4。

图4显示单引号和双多普勒之间的差异和G11的伪距观测卫星,日历元素通过日历元素。可以看出,多普勒观测包含小跳跃,而伪距观测没有跳。99.5%的单多普勒观测结果之间的差异的绝对值在2赫兹,和985%的星历表之间的双重差异的绝对值在1赫兹。唯一区别日历元素伪距观测值的变化平稳,和双日历元素之间的差的绝对值不超过15米。图4反映变化多普勒和伪距率变化时5 g智能通信基站正常轨道卫星,它提供了数据支持设置粗差拒绝广泛的价值。

图5显示单引号和双多普勒和G32卫星的伪距观测值之间的差异,通过日历日历元素的元素。可以看出,多普勒观测包含小跳跃,而伪距观测没有跳。99.9%的单多普勒观测结果之间的差异的绝对值和双差异星历表2赫兹,和98.6%的星历表之间的双重差异的绝对值在1赫兹。唯一区别的星历表伪距观测变化平稳,和星历表之间的双差的绝对值不超过25米。

图6显示单引号和双多普勒和含卫星的伪距观测值之间的差异,通过日历日历元素的元素。可以看出,没有跳多普勒值;99.9%的单多普勒之间的差异值的绝对值在2赫兹,和大多数双差异绝对值的星历表在1赫兹。的伪距观测,唯一区别星历表变化平稳,但也有1000年和3000年之间频繁跳星历表,和星历表之间的双重差异的绝对值超过200,超过了广泛的价值。

图7显示单引号和双多普勒和G23卫星的伪距观测值之间的差异在ephemeris-by-ephemeris基础上。可以看出,有七个多普勒单7000年和11000年之间的差异大于2赫兹时代,许多双差异大于2赫兹000年10至11 000时代,而伪距观测粗差很大的跳跃在8000年和9000年之间300公里的时代。

GPS L1单频卫星截止高度角的数据平滑15°和30 dB-Hz信噪比阅读,和平滑的窗户50岁,100年,120年,没有选择比较平滑。测试后,精度显著提高,测试结果如表所示3。

从表可以看出3,平滑单点定位结果的均方根值较小的四面八方,和100年平滑窗口的准确性提高了11.0%E方向,10.0%N方向,4.0%U方向在平滑窗口50结果;的准确性平滑窗口100年提高了67.9%E方向,64.8%N方向,65.5%U方向在不光滑的结果。尽管解决方案平滑窗口120提高精度的平滑窗口100年,改善是有限的。

从表可以看出4伪距观测包含粗错误当数据不预处理,从而导致在数据解决方案没有结果,明星挑选之后,验证的数据解决方案率达到100%,粗错误删除之前平滑伪距的必要性。总之,尤为重要的是,要消除多普勒跳和处理伪距观测跳多普勒平滑伪距之前,和多普勒和伪距跳不跳,所以他们应该单独处理粗错误拒绝。如果引入错误的值,它将影响平滑伪距观测和继续影响后续定位结果epoch-by-epoch基础上。基于上述分析,选择0.9赫兹的阅读价值双多普勒星历表元素之间的差异,选择和15米的阅读价值的双重差异伪距星历表元素。

5。结论

本文首先介绍了GNSS伪距单点定位的原理,然后介绍了载波相位平滑伪距多普勒平滑伪距根据智能手机伪距观测质量差,并比较和分析了伪距单点定位的三种策略,载波相位平滑伪距单点定位后,多普勒滤波后和伪距单点定位。实验结果表明,多普勒平滑伪距可以提高定位精度。当平滑窗口是100,与载波相位平滑伪距单点定位的策略提高了定位结果的67.9%E方向,64.8%N方向,65.5%U方向比没有载波相位平滑伪距单点定位的策略。最初的伪距和载波相位观测数据和多普勒滤波可以有效降低噪声的效果,从而提高准确性。

数据可用性

使用的实验数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是支持的“中国国家自然科学基金(项目编号:41474020)”。