本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于壓力傳感器和數(shù)字羅盤協(xié)同衛(wèi)星定位的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，通過(guò)導(dǎo)航儀接收衛(wèi)星信號(hào)，首先利用衛(wèi)星廣播的星歷，計(jì)算出各個(gè)衛(wèi)星的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)，接著利用衛(wèi)星的偽距觀測(cè)量建立ρ建立偽距觀測(cè)方程(1)，因?yàn)榻邮諜C(jī)存在鐘差，需要把接收機(jī)鐘差作為未知數(shù)與導(dǎo)航儀上的接收機(jī)位置坐標(biāo)(x，y，z)一起求解。

其中，其中，(xi、yi、zi)為由衛(wèi)星星歷求得的衛(wèi)星瞬時(shí)地心坐標(biāo)，(x、y、z)為待求接收機(jī)的地心坐標(biāo)，c為光速，tr、分別為接收機(jī)時(shí)鐘與衛(wèi)星時(shí)鐘的誤差，vion為電離層延遲改正數(shù)，vtrop為對(duì)流層延遲改正數(shù)。這里i取值一般在5以上，該偽距觀測(cè)方程至少滿足5個(gè)衛(wèi)星的位置坐標(biāo)，才可以實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)建立5個(gè)以上的偽距觀測(cè)方式形成求解模型之后，基于卡爾曼濾波求解，即可得出導(dǎo)航定位的位置速度和時(shí)間(positionvelocityandtime，pvt)解，通過(guò)殘差及中誤差等進(jìn)行衛(wèi)星定位質(zhì)量分析，當(dāng)質(zhì)量分析不合格時(shí)，重新基于該求解模型再次求解，直到質(zhì)量分析合格之后輸出定位結(jié)果。

現(xiàn)階段有些區(qū)域會(huì)存在一些城市峽谷區(qū)域，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)航系統(tǒng)或者導(dǎo)航儀接收到的衛(wèi)星會(huì)少于5個(gè)，導(dǎo)致導(dǎo)航的失靈，無(wú)法快速求解或者延遲。

mems作為新一代慣性導(dǎo)航進(jìn)展方式，成本低，能耗小，微型化。隨著mems傳感器的設(shè)計(jì)和制造工藝的進(jìn)步，mems壓力傳感器被廣泛用于醫(yī)療、汽車和消費(fèi)電子等應(yīng)用領(lǐng)域，最近幾年mems壓力傳感器的性能不斷提高，成本降低，尺寸減小，人們開始使用mems壓力傳感器模組來(lái)實(shí)現(xiàn)定位。

現(xiàn)在市場(chǎng)上mems系統(tǒng)作為新一代慣性導(dǎo)航進(jìn)展方式，成本低，能耗小，微型化，相對(duì)于傳統(tǒng)的慣性導(dǎo)航來(lái)說(shuō)更加實(shí)用。mems壓力傳感器可以計(jì)算出帶有一定精度的高程維信息，而數(shù)字羅盤也能為用戶提供準(zhǔn)確的方位信息，增加定位的可靠性。然而mems壓力傳感器只是作為一種量測(cè)高度的設(shè)備，數(shù)字羅盤也是單純?yōu)橛脩籼峁┢矫娣轿坏男畔?，都沒有與衛(wèi)星定位進(jìn)行緊密的耦合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，針對(duì)接收機(jī)面對(duì)5顆以下的衛(wèi)星定位時(shí)，本發(fā)明提供一種基于壓力傳感器和數(shù)字羅盤協(xié)同衛(wèi)星定位的方法及系統(tǒng)，利用mems壓力傳感器和數(shù)字羅盤與三顆衛(wèi)星的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星定位有效的補(bǔ)充。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種基于壓力傳感器和數(shù)字羅盤協(xié)同衛(wèi)星定位的方法，包括如下步驟：

導(dǎo)航儀利用衛(wèi)星廣播的星歷獲取三顆衛(wèi)星的衛(wèi)星瞬時(shí)地心坐標(biāo)，基于地心坐標(biāo)與大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，以導(dǎo)航儀的大地坐標(biāo)為求解目標(biāo)，利用衛(wèi)星的偽距觀測(cè)量，建立三顆衛(wèi)星中每一顆衛(wèi)星所對(duì)應(yīng)的偽距觀測(cè)方程；

基于mems壓力傳感器獲取基于大地坐標(biāo)下的高度信息，并基于高度信息建立高程信息約束方程；

基于數(shù)字羅盤獲取基于大地坐標(biāo)下的平面方位信息，并基于平面方位信息建立平面信息約束方程；

基于偽距觀測(cè)方程、以及高程信息約束方程和平面信息約束方程形成導(dǎo)航儀當(dāng)前的大地坐標(biāo)求解模型，獲取導(dǎo)航儀的大地坐標(biāo)，通過(guò)地心坐標(biāo)和大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系獲得導(dǎo)航儀的地心坐標(biāo)。

所述方法還包括：

判斷導(dǎo)航儀搜索衛(wèi)星的數(shù)量，當(dāng)判斷導(dǎo)航儀搜索的衛(wèi)星數(shù)量為三顆時(shí)，啟動(dòng)mems壓力傳感器獲取基于大地坐標(biāo)下的高度信息，以及啟動(dòng)數(shù)字羅盤獲取基于大地坐標(biāo)下的平面方位信息。

所述基于數(shù)字羅盤獲取基于大地坐標(biāo)下的平面方位信息還包括：

對(duì)所述平面方位信息進(jìn)行質(zhì)量分析，判斷所述質(zhì)量分析是否達(dá)標(biāo)，若所述質(zhì)量分析不達(dá)標(biāo)，則繼續(xù)獲取平面方位信息或者停止基于所述平面方位信息建立平面信息約束方程；在判斷所述質(zhì)量分析達(dá)標(biāo)以后，基于所述平面方位信息建立平面信息約束方程。

所述基于mems壓力傳感器獲取基于大地坐標(biāo)下的高度信息還包括：

對(duì)所述高度信息進(jìn)行質(zhì)量分析，判斷所述質(zhì)量分析是否達(dá)標(biāo)，若所述質(zhì)量分析不達(dá)標(biāo)，則繼續(xù)獲取高度信息或者停止基于所述高度信息建立高程信息約束方程；在判斷所述質(zhì)量分析達(dá)標(biāo)以后，基于所述高度信息建立高程信息約束方程。

所述獲取導(dǎo)航儀的地心坐標(biāo)還包括：

基于所述大地坐標(biāo)求解模型通過(guò)卡爾曼濾波得出導(dǎo)航定位大地坐標(biāo)系下的pvt解，并通過(guò)地心坐標(biāo)和大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系獲得導(dǎo)航儀的地心坐標(biāo)；

通過(guò)殘差及中誤差進(jìn)行定位質(zhì)量分析，在定位質(zhì)量分析合格之后輸出定位結(jié)果。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種基于壓力傳感器和數(shù)字羅盤協(xié)同衛(wèi)星定位的系統(tǒng)，包括：

星歷模塊，用于獲取三顆衛(wèi)星的衛(wèi)星瞬時(shí)地心坐標(biāo)；

偽距觀測(cè)模塊，用于基于地心坐標(biāo)和大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，以導(dǎo)航儀大地坐標(biāo)為求解目標(biāo)，利用衛(wèi)星的偽距觀測(cè)量建立三顆衛(wèi)星中每一顆衛(wèi)星所對(duì)應(yīng)的偽距觀測(cè)方程；

數(shù)字羅盤模塊，用于基于數(shù)字羅盤獲取基于大地坐標(biāo)下的平面方位信息；

平面信息約束模塊，用于基于平面方位信息建立平面信息約束方程；

mems壓力傳感器，用于獲取基于大地坐標(biāo)下的高度信息；

高程信息約束模塊，用于基于高度信息建立高程信息約束方程；

定位求解模塊，用于基于偽距觀測(cè)方程、以及高程信息約束方程和平面信息約束方程形成導(dǎo)航儀當(dāng)前的大地坐標(biāo)求解模型，獲取導(dǎo)航儀的大地坐標(biāo)，并通過(guò)地心坐標(biāo)和大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系獲得導(dǎo)航儀的地心坐標(biāo)。

所述系統(tǒng)還包括：

衛(wèi)星數(shù)量判斷模塊，用于判斷導(dǎo)航儀搜索衛(wèi)星的數(shù)量；

觸發(fā)模塊，用于在衛(wèi)星數(shù)量判斷模塊判斷導(dǎo)航儀搜索的衛(wèi)星數(shù)量為三顆時(shí)，觸發(fā)數(shù)字羅盤獲取基于大地坐標(biāo)下的平面方位信息，以及觸發(fā)mems壓力傳感器獲取基于大地坐標(biāo)下的高度信息。

所述系統(tǒng)還包括：

平面信息質(zhì)量分析模塊，用于對(duì)所述平面方位信息進(jìn)行質(zhì)量分析，判斷所述質(zhì)量分析是否達(dá)標(biāo)，若所述質(zhì)量分析不達(dá)標(biāo)，則繼續(xù)獲取平面方位信息或者停止基于所述平面方位信息建立平面信息約束方程；在判斷所述質(zhì)量分析達(dá)標(biāo)以后，基于所述平面方位信息建立平面信息約束方程。

所述系統(tǒng)還包括：

高度信息質(zhì)量分析模塊，用于對(duì)所述高度信息進(jìn)行質(zhì)量分析，判斷所述質(zhì)量分析是否達(dá)標(biāo)，若所述質(zhì)量分析不達(dá)標(biāo)，則繼續(xù)獲取高度信息或者停止高程信息約束模塊基于所述高度信息建立高程信息約束方程；在判斷所述質(zhì)量分析達(dá)標(biāo)以后，高程信息約束模塊基于所述高度信息建立高程信息約束方程。

所述定位求解模塊包括：

卡爾曼濾波單元，用于基于所述大地坐標(biāo)求解模型通過(guò)卡爾曼濾波求解；

pvt解單元，基于卡爾曼濾波求解得出導(dǎo)航定位在大地坐標(biāo)系下的pvt解，并通過(guò)地心坐標(biāo)和大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系獲得導(dǎo)航儀地心坐標(biāo)系下的pvt解；

定位質(zhì)量分析，用于通過(guò)殘差及中誤差進(jìn)行定位質(zhì)量分析；

定位輸出單元，用于在定位質(zhì)量分析合格之后輸出定位結(jié)果。

采用上面的方案后，本發(fā)明的有益效果包括：

基于mems壓力傳感器與數(shù)字羅盤的協(xié)同增強(qiáng)定位方法把mems壓力傳感器、數(shù)字羅盤與衛(wèi)星導(dǎo)航模型結(jié)合起來(lái)形成一種緊湊的技術(shù)方案，在衛(wèi)星信號(hào)被擋的情況或者僅能獲取3顆衛(wèi)星的情況下，利用mems壓力傳感器感受垂直方向氣壓的變化，利用數(shù)字羅盤為用戶提供平面方位的信息，結(jié)合衛(wèi)星信號(hào)，使只觀測(cè)到3顆衛(wèi)星的情況也能完成衛(wèi)星定位求解；

數(shù)字羅盤作為新一代慣性導(dǎo)航進(jìn)展方式，相比于傳統(tǒng)的慣性導(dǎo)航器件來(lái)說(shuō)成本低，能耗小，微型化，本方法利用數(shù)字羅盤結(jié)合衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)定位，使定位更為準(zhǔn)確，同時(shí)成本低，方便民用，大大增加了本方法可行性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在衛(wèi)星信號(hào)差或者僅有3個(gè)衛(wèi)星時(shí)的協(xié)同定位功能。

傳統(tǒng)上衛(wèi)星定位與高度都是分開求解的，國(guó)內(nèi)很少把mems壓力傳感器與衛(wèi)星定位耦合起來(lái)求解，國(guó)外同樣是很少把二者結(jié)合起來(lái)進(jìn)行衛(wèi)星定位求解。本發(fā)明把mems壓力傳感器、數(shù)字羅盤與衛(wèi)星導(dǎo)航模型結(jié)合起來(lái)形成一種緊湊的技術(shù)方案，可以解決城市峽谷、樹林等遮擋比較嚴(yán)重區(qū)域的定位求解難題。

本方法確立mems、數(shù)字羅盤、gnss的集成定位模式，是技術(shù)上的一個(gè)獨(dú)特思考，根據(jù)不同的定位條件，構(gòu)建出基于mems壓力傳感器的集成gnss衛(wèi)星定位體系，當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)不正常只能接收到3顆衛(wèi)星的情況下，提供協(xié)同工作模式進(jìn)行衛(wèi)星定位求解，當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)正常時(shí)正常求解，靈活性強(qiáng)，能夠適應(yīng)不同類型的定位區(qū)域。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的基于壓力傳感器和數(shù)字羅盤協(xié)同衛(wèi)星定位的方流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的基于壓力傳感器和數(shù)字羅盤協(xié)同衛(wèi)星定位的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的定位求解模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明所涉及的基于壓力傳感器和數(shù)字羅盤協(xié)同衛(wèi)星定位的方法，其主要通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)：導(dǎo)航儀利用衛(wèi)星廣播的星歷獲取三顆衛(wèi)星的衛(wèi)星瞬時(shí)地心坐標(biāo)，基于地心坐標(biāo)與大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，以導(dǎo)航儀的大地坐標(biāo)為求解目標(biāo)，利用衛(wèi)星的偽距觀測(cè)量,建立三顆衛(wèi)星中每一顆衛(wèi)星所對(duì)應(yīng)的偽距觀測(cè)方程；基于mems壓力傳感器獲取基于大地坐標(biāo)下的高度信息，并基于高度信息建立高程信息約束方程；基于數(shù)字羅盤獲取基于大地坐標(biāo)下的平面方位信息，并基于平面方位信息建立平面信息約束方程；基于偽距觀測(cè)方程、以及高程信息約束方程和平面信息約束方程形成導(dǎo)航儀當(dāng)前的大地坐標(biāo)求解模型，獲取導(dǎo)航儀的大地坐標(biāo)，通過(guò)地心坐標(biāo)和大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系獲得導(dǎo)航儀的地心坐標(biāo)。

具體的，圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例中的基于壓力傳感器和數(shù)字羅盤協(xié)同衛(wèi)星定位的方流程圖，包括如下步驟：

s101、導(dǎo)航儀接收衛(wèi)星信號(hào)；

在完整實(shí)施情況下，導(dǎo)航儀可攜帶有mems壓力傳感器來(lái)協(xié)同定位，該協(xié)同定位一般是在導(dǎo)航儀搜到的衛(wèi)星數(shù)量為4時(shí)才開始啟動(dòng)。

s102、基于衛(wèi)星信號(hào)判斷衛(wèi)星數(shù)量；

s103、是否大于3，若大于3則進(jìn)入到s107，若等于3則進(jìn)入到s104至s106步驟中；

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例中可以實(shí)現(xiàn)三顆衛(wèi)星與mems壓力傳感器間的協(xié)同定位功能，只需要滿足三顆衛(wèi)星數(shù)量就可以實(shí)現(xiàn)，若搜索過(guò)程中，存在3顆以上的衛(wèi)星，也可以只需要取3個(gè)衛(wèi)星數(shù)量的信號(hào)來(lái)基于mems壓力傳感器實(shí)現(xiàn)協(xié)同定位。這里為了實(shí)現(xiàn)原有情況下，一般在搜索到大于4顆衛(wèi)星的情況下，還是參照原有的衛(wèi)星定位來(lái)實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)建立多個(gè)衛(wèi)星相對(duì)應(yīng)的偽距觀測(cè)方程來(lái)實(shí)現(xiàn)最終衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的輸出，在搜索為4顆時(shí)，可以參照本發(fā)明中基于mems壓力傳感器或者數(shù)字羅盤來(lái)協(xié)同四顆衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位，具體可參閱本公司其他專利文獻(xiàn)，這里不再贅述。

具體實(shí)施過(guò)程中，可以通過(guò)判斷導(dǎo)航儀搜索衛(wèi)星的數(shù)量，當(dāng)判斷導(dǎo)航儀搜索的衛(wèi)星數(shù)量為三顆時(shí)，啟動(dòng)mems壓力傳感器獲取基于大地坐標(biāo)下的高度信息，以及啟動(dòng)數(shù)字羅盤獲取基于大地坐標(biāo)下的平面方位信息。

s104、基于3顆衛(wèi)星數(shù)量建立偽距觀測(cè)方程；

當(dāng)導(dǎo)航儀搜索到3顆衛(wèi)星數(shù)的時(shí)候，首先利用衛(wèi)星廣播的星歷，計(jì)算出第i顆衛(wèi)星的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)(xi，yi，zi)，這里i≤3；接著利用衛(wèi)星的偽距觀測(cè)量ρ建立觀測(cè)方程如下式(2)。因?yàn)榻邮諜C(jī)存在鐘差，因而把接收機(jī)鐘差作為未知參數(shù)與接收機(jī)位置坐標(biāo)(x，y，z)一起求解。

其中，i≤3，(xi、yi、zi)為由衛(wèi)星星歷求得的衛(wèi)星瞬時(shí)地心坐標(biāo)，(x、y、z)為待求接收機(jī)的地心坐標(biāo)，c為光速，tr、分別為接收機(jī)時(shí)鐘與衛(wèi)星時(shí)鐘的誤差，vion為電離層延遲改正數(shù)，vtrop為對(duì)流層延遲改正數(shù)。

根據(jù)地心坐標(biāo)和大地坐標(biāo)的線性轉(zhuǎn)換關(guān)系來(lái)建立，假定ρ已經(jīng)經(jīng)過(guò)對(duì)流層、電離層和衛(wèi)星時(shí)鐘改正，利用接收機(jī)近似坐標(biāo)(x0，y0，z0)轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)(b0，l0，h0)，四顆衛(wèi)星的觀測(cè)方程經(jīng)線性化后，可以得到以下矩陣方程：

其中，a為偽距觀測(cè)方程系數(shù)矩陣，k1為常數(shù)矩陣，通過(guò)觀測(cè)方程的線性化可得；δb、δl、δh是接收機(jī)近似大地坐標(biāo)(b0，l0，h0)的改正數(shù)，得到接收機(jī)位置坐標(biāo)(b，l，h)＝(b0+δb，l0+δl，h0+δh)；tr為接收機(jī)鐘差。

s105、基于數(shù)字羅盤獲取平面方位信息，基于平面方位信息建立平面信息約束方程；

運(yùn)用數(shù)字羅盤提取平面方位信息，即大地方位角α。

具體實(shí)施過(guò)程中，還涉及到對(duì)平面方位信息進(jìn)行質(zhì)量分析，判斷該平面方位信息是否達(dá)標(biāo)，若質(zhì)量分析不達(dá)標(biāo)，則繼續(xù)獲取平面方位信息或者停止基于平面方位信息建立平面信息約束方程；只有在判斷質(zhì)量分析達(dá)標(biāo)以后，才基于該平面方位信息建立平面信息約束方程。

應(yīng)用大地方位角α與待求解坐標(biāo)的大地經(jīng)緯度b、l間的關(guān)系建立平面信息約束方程(4)如下：

其中：d為平面信息約束條件方程對(duì)應(yīng)的系數(shù)矩陣，k3為常數(shù)矩陣，其他變量關(guān)系與(3)中相同。

s106、基于mems壓力傳感器獲取基于高度信息，并基于高度信息建立高程信息約束方程；

需要說(shuō)明的是，具體實(shí)施過(guò)程中，還涉及到對(duì)高度信息進(jìn)行質(zhì)量分析，判斷該質(zhì)量分析是否達(dá)標(biāo)，若質(zhì)量分析不達(dá)標(biāo)，則繼續(xù)獲取高度信息或者停止基于高度信息建立高程信息約束方程；只有在判斷質(zhì)量分析達(dá)標(biāo)以后，才基于該高度信息建立高程信息約束方程。

gnss衛(wèi)星定位的實(shí)質(zhì)是根據(jù)接收機(jī)與其所觀測(cè)到的衛(wèi)星之間的距離和所觀測(cè)衛(wèi)星的空間位置來(lái)求取接收機(jī)的空間位置。因?yàn)閙ems壓力傳感器測(cè)出的高度為大約一米的分辨精度，而利用偽距測(cè)量的定位方法精度同樣為米級(jí)或亞米級(jí)，如果利用載波相位測(cè)量定位方法，則可以達(dá)到厘米級(jí)的精度，本技術(shù)方案闡述mems壓力傳感器與偽距測(cè)量協(xié)同定位方法的原理。

利用mems壓力傳感器提取高度。mems壓力傳感器在導(dǎo)航儀中，可以根據(jù)大氣壓與海拔高度的關(guān)系公式，計(jì)算海拔高度，為衛(wèi)星定位求解提供一個(gè)高精度的高度信息。大氣壓與海拔高度的一般關(guān)系公式可以表示為：

p＝p0*(1-altitude/44330)^5.255(5)

其中p0是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，等于1013.25mbar；altitude是以米為單位的海拔高度。p是在某一高度的以mbar為單位的氣壓，p可通過(guò)導(dǎo)航儀如智能手機(jī)中的數(shù)字氣壓計(jì)讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。

在基于mems壓力傳感器獲得高度h之后，形成高程信息約束方程(7)：

c*δh+k2＝0(對(duì)應(yīng)的權(quán)陣為p2)(6)

具體實(shí)施過(guò)程中，步驟s104至s106可以是同時(shí)完成的，也可以有先后順序來(lái)觸發(fā)完成的，比如同時(shí)啟動(dòng)s104、s105和s106，或者先啟動(dòng)s104、再進(jìn)行s105、最后進(jìn)行s106，或者先啟動(dòng)s104、再進(jìn)行s106，最后進(jìn)行s105。

在完成s104至s106步驟之后，可以對(duì)s104中式(3)、s105中式(4)和s106中式(6)合并成以下約束關(guān)系式(7)：

其中：a、c、d分別為偽距觀測(cè)方程、高程信息約束條件方程、平面信息約束條件方程對(duì)應(yīng)的系數(shù)矩陣，k1、k2、k3分別為對(duì)應(yīng)的常數(shù)矩陣；δb、δl、δh是接收機(jī)近似大地坐標(biāo)(b0，l0，h0)的改正數(shù)，得到接收機(jī)位置坐標(biāo)(b，l，h)＝(b0+δb，l0+δl，h0+δh)；tr為接收機(jī)鐘差。

該式(7)即為導(dǎo)航儀當(dāng)前的大地坐標(biāo)求解模型，從而可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航儀的大地坐標(biāo)求解，即后續(xù)可以通過(guò)卡爾曼濾波即可得出導(dǎo)航定位pvt解，即直接進(jìn)入s108實(shí)現(xiàn)。

s107、其他方式建立求解模型；

需要說(shuō)明的是，該衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到3顆以上時(shí)，比如5顆衛(wèi)星時(shí)，至少可以建立5個(gè)相關(guān)的偽距觀測(cè)方程，因此其可以求解出相應(yīng)的四個(gè)未知數(shù)，不需要借助于數(shù)字羅盤和mems壓力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)同定位功能；若衛(wèi)星數(shù)量為4顆時(shí)，可以基于數(shù)字羅盤或者mems壓力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)同定位，不需要借助于數(shù)字羅盤和mems壓力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)同定位，具體可參閱本公司相關(guān)專利說(shuō)明。

s108、卡爾曼濾波求解；

s109、pvt解算，并通過(guò)地心坐標(biāo)和大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系獲得導(dǎo)航儀的地心坐標(biāo)；

s110、導(dǎo)航定位質(zhì)量分析，若質(zhì)量分析不合格，則進(jìn)入到s103，若質(zhì)量合格則進(jìn)入到s111；

s111、輸出導(dǎo)航結(jié)果。

步驟s108至s111中傳統(tǒng)衛(wèi)星定位實(shí)現(xiàn)解算的原理過(guò)程，在基于數(shù)字羅盤實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，首先基于大地坐標(biāo)求解模型通過(guò)卡爾曼濾波得出導(dǎo)航定位在大地坐標(biāo)系下的pvt解，并通過(guò)地心坐標(biāo)和大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系獲得導(dǎo)航儀的地心坐標(biāo)；通過(guò)殘差及中誤差進(jìn)行定位質(zhì)量分析，在定位質(zhì)量分析合格之后輸出定位結(jié)果。而傳統(tǒng)的方式基于多個(gè)偽距觀測(cè)方程來(lái)直接求得地心坐標(biāo)。

基于步驟s104至s106所形成的偽距觀測(cè)方程、以及高程信息約束方程和平面信息約束方程形成導(dǎo)航儀當(dāng)前的大地坐標(biāo)求解模型，接著耦合到卡爾曼濾波即可求出導(dǎo)航定位在大地坐標(biāo)系下的pvt解,并通過(guò)地心坐標(biāo)與大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系,獲得導(dǎo)航儀的地心坐標(biāo)。同樣，求解出導(dǎo)航儀的位置坐標(biāo)后，可以進(jìn)行質(zhì)量分析。當(dāng)質(zhì)量分析不合格時(shí)可以重新運(yùn)用上述數(shù)學(xué)模型再次求解，直到質(zhì)量分析合格之后輸出定位結(jié)果。所以在只觀測(cè)3顆衛(wèi)星的情況下運(yùn)用本方法也可以得到理想的導(dǎo)航定位結(jié)果。

相應(yīng)的，圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例中的基于壓力傳感器和數(shù)字羅盤協(xié)同衛(wèi)星定位的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)一般位于衛(wèi)星導(dǎo)航儀器或者具有導(dǎo)航功能的設(shè)備上，該系統(tǒng)包括：

星歷模塊，用于獲取三顆衛(wèi)星的衛(wèi)星瞬時(shí)地心坐標(biāo)；

偽距觀測(cè)模塊，用于基于地心坐標(biāo)和大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，以導(dǎo)航儀大地坐標(biāo)為求解目標(biāo)，利用衛(wèi)星的偽距觀測(cè)量建立三顆衛(wèi)星中每一顆衛(wèi)星所對(duì)應(yīng)的偽距觀測(cè)方程；

數(shù)字羅盤模塊，用于基于數(shù)字羅盤獲取基于大地坐標(biāo)下的平面方位信息；

平面信息約束模塊，用于基于平面方位信息建立平面信息約束方程；

mems壓力傳感器，用于獲取基于大地坐標(biāo)下的高度信息；

高程信息約束模塊，用于基于高度信息建立高程信息約束方程；

定位求解模塊，用于基于偽距觀測(cè)方程、以及高程信息約束方程和平面信息約束方程形成導(dǎo)航儀當(dāng)前的大地坐標(biāo)求解模型，獲取導(dǎo)航儀的大地坐標(biāo)，并通過(guò)地心坐標(biāo)與大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系得到導(dǎo)航儀的地心坐標(biāo)。

具體實(shí)施過(guò)程中，該系統(tǒng)還可以包括：

衛(wèi)星數(shù)量判斷模塊，用于判斷導(dǎo)航儀搜索衛(wèi)星的數(shù)量；

觸發(fā)模塊，用于在衛(wèi)星數(shù)量判斷模塊判斷導(dǎo)航儀搜索的衛(wèi)星數(shù)量為三顆時(shí)，觸發(fā)數(shù)字羅盤獲取基于大地坐標(biāo)下的平面方位信息，以及觸發(fā)mems壓力傳感器獲取基于大地坐標(biāo)下的高度信息。

具體實(shí)施過(guò)程中，該系統(tǒng)還可以包括：

平面信息質(zhì)量分析模塊，用于對(duì)所述平面方位信息進(jìn)行質(zhì)量分析，判斷所述質(zhì)量分析是否達(dá)標(biāo)，若所述質(zhì)量分析不達(dá)標(biāo)，則繼續(xù)獲取平面方位信息或者停止基于所述平面方位信息建立平面信息約束方程；在判斷所述質(zhì)量分析達(dá)標(biāo)以后，基于所述平面方位信息建立平面信息約束方程。

具體實(shí)施過(guò)程中，該系統(tǒng)還可以包括：

高度信息質(zhì)量分析模塊，用于對(duì)所述高度信息進(jìn)行質(zhì)量分析，判斷所述質(zhì)量分析是否達(dá)標(biāo)，若所述質(zhì)量分析不達(dá)標(biāo)，則繼續(xù)獲取高度信息或者停止高程信息約束模塊基于所述高度信息建立高程信息約束方程；在判斷所述質(zhì)量分析達(dá)標(biāo)以后，高程信息約束模塊基于所述高度信息建立高程信息約束方程。

相應(yīng)的，圖3示出了定位求解模塊結(jié)構(gòu)示意圖，該定位求解模塊包括：

卡爾曼濾波單元，用于基于所述大地坐標(biāo)求解模型通過(guò)卡爾曼濾波求解；

pvt解單元，基于卡爾曼濾波求解得出導(dǎo)航定位在大地坐標(biāo)系下的pvt解，并通過(guò)地心坐標(biāo)與大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系得到導(dǎo)航儀的地心坐標(biāo)，即通過(guò)地心坐標(biāo)和大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系獲得導(dǎo)航儀地心坐標(biāo)系下的pvt解；

定位質(zhì)量分析單元，用于通過(guò)殘差及中誤差進(jìn)行定位質(zhì)量分析；

定位輸出單元，用于在定位質(zhì)量分析合格之后輸出定位結(jié)果。

以上各模塊實(shí)現(xiàn)過(guò)程內(nèi)容，其整個(gè)內(nèi)容與圖1中的內(nèi)容方法一致，這里不再贅述。

采用上面的方案后，本發(fā)明的有益效果包括：

基于mems壓力傳感器與數(shù)字羅盤的協(xié)同增強(qiáng)定位方法把mems壓力傳感器、數(shù)字羅盤與衛(wèi)星導(dǎo)航模型結(jié)合起來(lái)形成一種緊湊的技術(shù)方案，在衛(wèi)星信號(hào)被擋的情況或者僅能獲取3顆衛(wèi)星的情況下，利用mems壓力傳感器感受垂直方向氣壓的變化，利用數(shù)字羅盤為用戶提供平面方位的信息，結(jié)合衛(wèi)星信號(hào)，使只觀測(cè)到3顆衛(wèi)星的情況也能完成衛(wèi)星定位求解；

數(shù)字羅盤作為新一代慣性導(dǎo)航進(jìn)展方式，相比于傳統(tǒng)的慣性導(dǎo)航器件來(lái)說(shuō)成本低，能耗小，微型化，本方法利用數(shù)字羅盤結(jié)合衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)定位，使定位更為準(zhǔn)確，同時(shí)成本低，方便民用，大大增加了本方法可行性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在衛(wèi)星信號(hào)差或者僅有3個(gè)衛(wèi)星時(shí)的協(xié)同定位功能。

傳統(tǒng)上衛(wèi)星定位與高度都是分開求解的，國(guó)內(nèi)很少把mems壓力傳感器與衛(wèi)星定位耦合起來(lái)求解，國(guó)外同樣是很少把二者結(jié)合起來(lái)進(jìn)行衛(wèi)星定位求解。本發(fā)明把mems壓力傳感器、數(shù)字羅盤與衛(wèi)星導(dǎo)航模型結(jié)合起來(lái)形成一種緊湊的技術(shù)方案，可以解決城市峽谷、樹林等遮擋比較嚴(yán)重區(qū)域的定位求解難題。

本方法確立mems、數(shù)字羅盤、gnss的集成定位模式，是技術(shù)上的一個(gè)獨(dú)特思考，根據(jù)不同的定位條件，構(gòu)建出基于mems壓力傳感器的集成gnss衛(wèi)星定位體系，當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)不正常只能接收到3顆衛(wèi)星的情況下，提供協(xié)同工作模式進(jìn)行衛(wèi)星定位求解，當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)正常時(shí)正常求解，靈活性強(qiáng)，能夠適應(yīng)不同類型的定位區(qū)域。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括：只讀存儲(chǔ)器(rom，readonlymemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram，randomaccessmemory)、flash、磁盤或光盤等。

以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于壓力傳感器和數(shù)字羅盤協(xié)同衛(wèi)星定位的方法及系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。