引言
全球卫星导航系统是利用空间卫星实现定位和导航目的的系统，目前国内接收机有GPS、GLONASS、BD三合一卫星导航接收机，BD+GPS双模接收机，以及北斗卫星导航接收机，本文所使用的是北斗卫星导航接收机，接收机失锁重定位是指由于外界遮挡,接收机搜索不到卫星,当接收机再次搜索到卫星后,接收机可恢复定位。在测试接收机失锁重定位性能时，发现卫星失锁60秒后偶尔出现接收机北斗不定位的现象。
1接收机失锁无法恢复定位故障分析
1.1故障定位
对接收机通电，测试失锁重定位复现北斗不定位故障，然后根据接收机故障树对故障原因逐步分析，分别对硬件部分X1（低噪放故障）、X2（功分器故障）、X3（滤波器故障）、X4（北斗射频芯片故障）进行对应测试，均工作正常，排除故障树中的硬件故障。另外针对X5（卫星信号处理故障），卫星信号处理单元完成对卫星信号的搜索和实时跟踪。接收机通电测试，当出现北斗不定位故障时通过测试软件发送软件复位指令，复位后产品定位正常。通过打印输出参与定位的卫星信息，出现故障时卫星信号可以完成搜索和实时跟踪，因此排除故障树中X5故障。
X6（导航信息解算）主要完成卫星电文解析和导航处理，接收机通过对接收到的卫星信号进行载波解调和伪码解扩，得到数据码，然后将数据码翻译成可用的导航电文。
对接收机进行通电测试，通过监控软件发送请求输出调试信息指令，测试失锁重定位复现故障，监控软件显示BD2+GPS组合模式定位数据正常，北斗模式无定位数据，接收机的调试信息输出周期为0.1秒。通过测试，接收机工作正常时，已捕获跟踪的卫星本地时间和解析卫星时间相同，如图1所示。出现失锁重定位故障时，已跟踪卫星的本地时间和解析卫星时间出现6秒或0.6秒的偏差，如图2所示。对接收机测试50次失锁重定位，复现两次故障，故障现象一致。
若卫星本地时间与解析卫星时间不同，则判断该卫星不可用，无法参与定位。在多颗卫星对应的本地时间出现偏差时，造成多颗卫星无法参与定位，出现北斗定位故障。因此定位是X6导航信息解算模块故障。
1.2原理分析
北斗导航电文分D1和D2导航电文，两者的结构略有不同，其中一个子帧历时分别为6秒和0.6秒[1]（GEO卫星为0.6秒，非GEO卫星为6秒），子帧中包含了周内时间信息。为确保北斗卫星本地时间的正确性，软件中对北斗卫星本地时间进行维护，本地时间维护分为两个部分：
1）一个子帧以上的时间使用卫星导航电文下发时间维护；
2）一个子帧以内的时间使用解析的卫星时间维护，在经过码同步、位同步之后，解析的卫星时间中一个子帧以内的时间是准确的。
每隔0.1秒对上一次解析的卫星导航电文时间维护一个子帧（6秒）以内的时间，每隔6秒解析卫星导航电文中的时间对一个子帧以上的时间进行维护，授时精度为1微秒，工作正常时两种维护时间的时序关系如图3左侧所示，导航电文时间晚于解析的卫星时间所维护的下一子帧时间。
当出现失锁恢复后卫星不定位故障时序如图3右侧所示，导航电文时间早于解析的卫星时间所维护的下一子帧时间。例如上次维护之后，本地时间为11.900001秒，导航电文中获取的时间为12秒，先进行一个子帧以上的时间维护，维护后本地时间为17.900001秒。之后进行一个子帧以内的时间维护，下一次采样解析的卫星时间为12.000001秒，本地时间一个子帧内时间5.900001秒比解析的卫星时间的一个子帧内时间0.000001大半个采样周期，则时间跨越了一个子帧，需要对整数部分进行翻转为18秒，加上解析的卫星时间的一个子帧内时间0.000001秒,最后维护完的本地时间为18.000001秒，本地时间与解析的卫星时间相差一个子帧。
当出现多个北斗卫星维护错误时，接收机出现不定位现象，接收机不定位后没有导航电文对本地时间维护，本地时间与解析卫星时间会出现持续相差6秒的情况。历时为0.6秒的子帧时间处理过程同上。
2解决措施和试验验证
针对接收机在失锁重定位时出现的北斗不定位问题，在卫星电文维护本地时间的一个子帧以上程序之后增加时间校验机制，对产品软件进行修改。
首先使用卫星导航电文时间对本地时间进行维护，然后对维护之后的本地时间与解析的卫星时间进行判断，当两者相差大于0.5个采样周期时，则本地时间已多翻转一个采样周期，此时再对解析的卫星时间与导航电文时间进行判断，当两者相差小于2个采样周期时，证明解析的卫星时间准确，因此使用解析的卫星时间对本地时间再次进行维护。
软件修改后，对失锁重定位性能测试：
1）断开接收机与天线之间电缆60秒后重新连接，对接收机测试200次，信号失锁恢复后接收机重定位均正常。
2）遮挡天线模拟收星数变化对定位的影响，遮挡天线然后取消遮挡，卫星数由少变多，信号失锁恢复后接收机重定位均正常。
3）信号源下接收机定位，关闭北斗卫星播发60秒后重新开启，对接收机测试200次，信号失锁恢复后接收机重定位均正常。
3结论
本文针对北斗卫星导航接收机卫星信号失锁而导致无法恢复定位的故障问题建立故障树，排查卫星导航接收机信号失锁重定位异常发生的原因，对本地时间的维护增加了时间校验机制，经验证有效解决了卫星导航接收机信号失锁重定位异常问题。
参考文献：
[1] 鲁郁，北斗/GPS双模软件接收机原理与实现技术[M].北京：电子工业出版社，2015:93-101
