一種基于強(qiáng)跟蹤濾波和埃爾米特插值法的接收機(jī)快速定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于強(qiáng)跟蹤濾波和埃爾米特插值法的接收機(jī)快速定位方法。該方法可從已知衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)中，插值預(yù)測(cè)衛(wèi)星位置，保證定位精度的同時(shí)極大降低了運(yùn)算復(fù)雜度，并通過(guò)強(qiáng)跟蹤濾波器，實(shí)現(xiàn)接收機(jī)快速定位。具體來(lái)說(shuō)，該方法首先提取導(dǎo)航電文中的星歷參數(shù)，根據(jù)空中接口文檔計(jì)算出衛(wèi)星位置和速度，其次選擇滑動(dòng)窗時(shí)間區(qū)間，根據(jù)埃爾米特插值法，估計(jì)衛(wèi)星運(yùn)行軌道位置，最后調(diào)整系統(tǒng)狀態(tài)向量和噪聲協(xié)方差矩陣，利用強(qiáng)跟蹤濾波進(jìn)行接收機(jī)定位解算，同時(shí)，調(diào)整滑動(dòng)窗時(shí)間區(qū)間，重新進(jìn)行軌道預(yù)測(cè)及濾波，以實(shí)現(xiàn)接收機(jī)快速定位。本發(fā)明在保證定位精度的前提下，極大的降低了運(yùn)算復(fù)雜度，可滿足用戶對(duì)接收機(jī)定位精確性、實(shí)時(shí)性和魯棒性的要求。
【專利說(shuō)明】一種基于強(qiáng)跟蹤濾波和埃爾米特插值法的接收機(jī)快速定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)定位解算領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種基于非線性濾波和插值法的接收機(jī)快速定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)主要包括美國(guó)的GPS、俄羅斯的GL0NASS、歐洲的Galileo和中國(guó)的BDS四大系統(tǒng)。GNSS在軍事和民用領(lǐng)域都扮演者極其重要的地位，特別是在軍事用途中，它可以提高導(dǎo)彈的目標(biāo)命中率；在民用領(lǐng)域，GNSS可為海、陸、空各個(gè)層面的物體進(jìn)行定位、導(dǎo)航，包括船舶遠(yuǎn)洋航行和進(jìn)港引水，汽車自主導(dǎo)航以及飛機(jī)航路引導(dǎo)和進(jìn)場(chǎng)降落等。此外，各種地面車輛跟蹤和城市智能交通管理的最核心技術(shù)就是GNSS定位；它還可以為電力、郵電和通信等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)授時(shí)和校頻，包括產(chǎn)生同步時(shí)間、精確授時(shí)與校頻等；大地測(cè)量、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、工程測(cè)量、工程變形監(jiān)測(cè)和資源勘探等各種測(cè)量任務(wù)與GNSS密不可分。
[0003]GNSS進(jìn)行接收機(jī)定位的基本原理是利用衛(wèi)星星歷參數(shù)解算出衛(wèi)星在空間坐標(biāo)系中的位置，然后根據(jù)偽距測(cè)量值信息，求解以下η元非線性方程組:
【權(quán)利要求】
1.一種基于強(qiáng)跟蹤濾波和埃爾米特插值法的接收機(jī)快速定位方法，其特征包括以下五個(gè)步驟: 步驟A:根據(jù)星歷參數(shù)初始計(jì)算衛(wèi)星軌道位置及速度分量； 步驟B:提取滑動(dòng)窗時(shí)間區(qū)間邊界處衛(wèi)星運(yùn)行軌道位置和速度分量； 步驟C:利用埃爾米特插值法進(jìn)行滑動(dòng)窗時(shí)間區(qū)間內(nèi)衛(wèi)星運(yùn)行軌道位置估計(jì)； 步驟D:采用強(qiáng)跟蹤濾波器進(jìn)行接收機(jī)定位解算； 步驟E:調(diào)整滑動(dòng)窗時(shí)間區(qū)間，重復(fù)步驟B。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)快速定位方法，其特征在于:步驟A通過(guò)導(dǎo)航電文提取16個(gè)星歷參數(shù),初始計(jì)算衛(wèi)星在WGS-84坐標(biāo)系下的XYZ坐標(biāo)位置和速度分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)快速定位方法，其特征在于:步驟B通過(guò)滑動(dòng)窗時(shí)間區(qū)間確定插值節(jié)點(diǎn)的起始點(diǎn)和終點(diǎn)，并提取相應(yīng)的衛(wèi)星軌道位置及速度分量，插值區(qū)間持續(xù)時(shí)間為20?100秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)快速定位方法，其特征在于:步驟C滿足插值曲線在節(jié)點(diǎn)處與原衛(wèi)星運(yùn)行軌道曲線一致，且一階導(dǎo)數(shù)也相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)快速定位方法，其特征在于:步驟D中系統(tǒng)狀態(tài)向量包括位置、速度、接收機(jī)鐘差和頻漂，過(guò)程噪聲和觀測(cè)噪聲均為加性高斯白噪聲，遺忘因子取值為0.995。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機(jī)快速定位方法，其特征在于:步驟E中調(diào)整滑動(dòng)窗時(shí)間起始點(diǎn)位置，滑動(dòng)窗持續(xù)時(shí)間保持不變。
【文檔編號(hào)】G01S19/37GK103529461SQ201310478949
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】孟凡琛, 朱柏承, 張延?xùn)|, 甘哲, 張前南 申請(qǐng)人:北京大學(xué)