北斗定位系統(tǒng)是我國自主開發(fā)的全球定位系統(tǒng)，目前北斗定位系統(tǒng)在軌運行衛(wèi)星已達16顆，截止2012年12月 27日，我國的北斗定位系統(tǒng)空間信號接口控制文件正式版已公布，北斗定位導航業(yè)務正式對亞太地區(qū)提供無源定位、導航及授時服務。該系統(tǒng)可為汽車、客機和輪 船等常用交通工具提供定位服務，為精確制導武器提供定位導航服務，其對我國軍事國防事業(yè)擺脫對國外GPS系統(tǒng)依賴有著重要意義，另外對農牧業(yè)、漁業(yè)生產也 有著重要意義。
在眾多實際應用背景下，如何提高衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)的定位精度就顯得尤為重要。本文提出一種基于雙天線結構的構想，以提高北斗定位模塊的定位精度為目的，在嵌入式ARM+DSP系統(tǒng)上實現(xiàn)北斗定位系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)設計思想
在衛(wèi)星定位系統(tǒng)眾 多應用中，常用于描述衛(wèi)星定位精度的參數(shù)主要有水乎均方根誤差(Distance Root-Mean-Square，DRMS)、圓概率誤差(Circular Error Probable，CEP)和球概率誤差(Spherical Error Probable，SEP)等，這些參數(shù)被廣泛用于測量和各種定位系統(tǒng)中，其計算和準確性與定位誤差的三維分布特征密切相關。文獻證明在一般情況下，定位 誤差的三維分布呈橢球狀，被稱為誤差橢球。其幾何特征主要包括橢球的軸方向、軸長和軸比。軸方向是橢球的3個主軸所在的方向，軸長是定位誤差在橢球軸方向 上的標準差，軸比是橢球3個軸長之間的比值。誤差橢球的軸比決定了真實位置落在DRMS圓上的概率。
在對文獻分析后，進行單點100組連續(xù)北斗模塊定位測試，統(tǒng)計誤差分布規(guī)律，經(jīng)實際測試、統(tǒng)計分析得出北斗模塊的實際定位誤差近似服從正態(tài)分布，北斗定位模塊的水平定位誤差依91%的概率收斂于8～10 m之間，其中9 m處的分布概率為82%，如圖1所示。
圖1 北斗模塊測試統(tǒng)計情況
DRMS值為9.0 m，記作R，在實際測量中北斗模塊給出一組定位數(shù)據(jù)(a1，b1)，記作A，a1、b1分別表示經(jīng)度和緯度信息，則以(a1，b1)為圓心的DRMS圓如圖2所示。
圖2 北斗定位二維DRMS圓示意圖
在同一塊電路板上使用雙天線模塊接收北斗定位導航信息，由于將兩個天線并排安放，所以在任意時刻兩個北斗定位模塊相對于北斗衛(wèi)星的通信鏈路相同，兩個北斗定 位模塊可見星情況和接收到的前端衛(wèi)星定位信息也相同。假定某一時刻兩個模塊接收到的定位信息分別為(a1，b1)和(a2，b2)，以(a1，b1)和 (a2，b2)為圓心，R為半徑的DRMS圓，兩圓記為A、B，則真實點依大概率收斂于兩個圓交點中(a3，b3)、(a4，b4)。根據(jù)前一時刻的位置 信息和速度信息可排除其中一個交點(a3，b3)或(a4，b4)，則剩下的點就為真實位置的最大概率分布點。
圖3 北斗雙天線真實點分布示意圖
