多導(dǎo)航系統(tǒng)互操作定位方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于GNSS導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種多導(dǎo)航系統(tǒng)互操作定位方法 及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前,世界上已經(jīng)形成了 GPS、BDS (北斗系統(tǒng))、GALILEO (伽利略系統(tǒng))和GLONASS 四大導(dǎo)航系統(tǒng)并存的局面,相比于單一系統(tǒng)的導(dǎo)航定位,GNSS多系統(tǒng)的集成在可用性、可靠 性、精度等各方面都更具優(yōu)勢。然而,對于多模GNSS組合定位,由于各導(dǎo)航系統(tǒng)時間基準(zhǔn)不 統(tǒng)一,各系統(tǒng)都要估計一個接收機(jī)鐘差,在衛(wèi)星數(shù)量特別少的情況下(例如一顆GPS衛(wèi)星、 一顆BDS衛(wèi)星、一顆GLONASS衛(wèi)星和一顆GALILEO衛(wèi)星)會出現(xiàn)觀測值數(shù)量少于參數(shù)數(shù)量 的秩虧問題,導(dǎo)致無法定位。為了實現(xiàn)多系統(tǒng)兼容統(tǒng)一處理,必須統(tǒng)一多系統(tǒng)的時間基準(zhǔn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,本發(fā)明提供了一種多導(dǎo)航系統(tǒng)互操作定位方法及系 統(tǒng),適用于可視衛(wèi)星數(shù)量較少情況下的多系統(tǒng)組合定位。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0005] 一、多導(dǎo)航系統(tǒng)互操作定位方法,包括:
[0006] (1)基于卡爾曼濾波的定位模型的構(gòu)建,包括:
[0007] 以一系統(tǒng)接收機(jī)鐘差為基準(zhǔn)鐘差dt',,采用基準(zhǔn)鐘差表示其他系統(tǒng)接收機(jī)鐘差 dtr= dt' r+ 5,5表不系統(tǒng)間鐘差偏差;
[0008] 基于基準(zhǔn)鐘差構(gòu)建各系統(tǒng)的觀測方程;
[0009] 由位置參數(shù)、基準(zhǔn)鐘差和系統(tǒng)間鐘差偏差構(gòu)成狀態(tài)參數(shù)向量;
[0010] 構(gòu)建基于卡爾曼濾波法的狀態(tài)方程xk=①kn ?Xh+Kin,其中,XpXH分別為第 k、(k-1)個歷元的狀態(tài)參數(shù)向量;為第(k-1)個歷元到第k個歷元的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣;K 為噪聲輸入矩陣,當(dāng)各系統(tǒng)廣播星歷均不更新時,K為零向量,當(dāng)有系統(tǒng)廣播星歷更新時,K =[0 0 0 0 AD]1,向量AD中元素表示各系統(tǒng)間鐘差偏差的跳變,分別根據(jù)廣播星歷更新 時各系統(tǒng)時間基準(zhǔn)的跳變獲得,系統(tǒng)時間基準(zhǔn)跳變?yōu)楦飨到y(tǒng)所有衛(wèi)星從當(dāng)前歷元廣播文件 讀取的衛(wèi)星鐘差治,"'(/)和根據(jù)上一歷元衛(wèi)星鐘差推算的衛(wèi)星鐘差沿之差的平均值,
分別表示從上一歷元廣 播文件讀取的上一歷元時刻h衛(wèi)星的時鐘偏差和時鐘漂移,(t-tj表示當(dāng)前歷元時刻與上 一歷元時刻間的時間差;為過程噪聲;
[0011] (2)每次接收機(jī)定位結(jié)束時,存儲本次定位結(jié)束時估算的系統(tǒng)間鐘差偏差;
[0012] (3)每次接收機(jī)定位時,若本次定位與上次定位時間間隔小于預(yù)設(shè)間隔,引入上次 定位結(jié)束時估算的各系統(tǒng)間鐘差偏差作為當(dāng)前歷元時刻的各系統(tǒng)間鐘差偏差,采用定位模 型進(jìn)行定位;
[0013] (4)每次接收機(jī)定位時,若本次定位與上次定位時間間隔不小于預(yù)設(shè)間隔,采用定 位模型實時解算各歷元時刻下各系統(tǒng)間鐘差偏差的變化值,進(jìn)而獲得當(dāng)前歷元時刻的各系 統(tǒng)間鐘差偏差,采用定位模型進(jìn)行定位;
[0014] 上述系統(tǒng)即導(dǎo)航系統(tǒng)的簡稱。
[0015] 步驟(3)中所述的入上次定位結(jié)束時估算的各系統(tǒng)間鐘差偏差作為當(dāng)前歷元時 刻的各系統(tǒng)間鐘差偏差,采用定位模型進(jìn)行定位,具體為:
[0016] 引入上次定位結(jié)束時估算的各系統(tǒng)間鐘差偏差構(gòu)建虛擬觀測方程;
[0017] 以虛擬觀測方程作為基于卡爾曼濾波法的狀態(tài)方程的約束信息,結(jié)合各系統(tǒng)的觀 測方程,解算狀態(tài)參數(shù)向量,從而實現(xiàn)定位解算。
[0018] 步驟(4)中所述的采用定位模型進(jìn)行定位,具體為:
[0019] 引入當(dāng)前歷元時刻的各系統(tǒng)間鐘差偏差構(gòu)建虛擬觀測方程;
[0020] 以虛擬觀測方程作為基于卡爾曼濾波法的狀態(tài)方程的約束信息,結(jié)合各系統(tǒng)的觀 測方程,解算狀態(tài)參數(shù)向量,從而實現(xiàn)定位解算。
[0021] 二、多導(dǎo)航系統(tǒng)互操作定位系統(tǒng),包括:
[0022] 模型構(gòu)建模塊,用來基于卡爾曼濾波的定位模型的構(gòu)建,包括:
[0023] 以一系統(tǒng)接收機(jī)鐘差為基準(zhǔn)鐘差dt',,采用基準(zhǔn)鐘差表示其他系統(tǒng)接收機(jī)鐘差 dtr= dt' r+ 5,5表不系統(tǒng)間鐘差偏差;
[0024] 基于基準(zhǔn)鐘差構(gòu)建各系統(tǒng)的觀測方程;
[0025] 由位置參數(shù)、基準(zhǔn)鐘差和系統(tǒng)間鐘差偏差構(gòu)成狀態(tài)參數(shù)向量;
[0026] 構(gòu)建基于卡爾曼濾波法的狀態(tài)方程xk=①kn ? x^+K ? wk_i,其中,xk、xk_i分別為 第k、(k-1)個歷元的狀態(tài)參數(shù)向量;為第(k-1)個歷元到第k個歷元的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩 陣;K為噪聲輸入矩陣,當(dāng)各系統(tǒng)廣播星歷均不更新時,K為零向量,當(dāng)有系統(tǒng)廣播星歷更新 時, K = [0 0 0 0 AD]T,向量AD中元素表示各系統(tǒng)間鐘差偏差的跳變,分別根據(jù)廣播星 歷更新時各系統(tǒng)時間基準(zhǔn)的跳變獲得,系統(tǒng)時間基準(zhǔn)跳變?yōu)楦飨到y(tǒng)所有衛(wèi)星從當(dāng)前歷元廣 播文件讀取的衛(wèi)星鐘差成>'(0和根據(jù)上一歷元衛(wèi)星鐘差推算的衛(wèi)星鐘差叱°w(〇之差的 平均值,
分別表示從上一 歷元廣播文件讀取的上一歷元時刻h衛(wèi)星的時鐘偏差和時鐘漂移,(t-tj表示當(dāng)前歷元時 刻與上一歷元時刻間的時間差;為過程噪聲;
[0027] 系統(tǒng)間鐘差偏差存儲模塊,用來每次接收機(jī)定位結(jié)束時,存儲本次定位估算的系 統(tǒng)間鐘差偏差;
[0028] 第一定位模塊,用來每次接收機(jī)定位時,若本次定位與上次定位時間間隔小于預(yù) 設(shè)間隔,引入上次定位結(jié)束時估算的各系統(tǒng)間鐘差偏差作為當(dāng)前歷元時刻的各系統(tǒng)間鐘差 偏差,采用定位模型進(jìn)行定位;
[0029] 第二定位模塊,用來每次接收機(jī)定位時,若本次定位與上次定位時間間隔不小于 預(yù)設(shè)間隔,采用定位模型實時解算各歷元時刻下各系統(tǒng)間鐘差偏差的變化值,進(jìn)而獲得當(dāng) 前歷元時刻的各系統(tǒng)間鐘差偏差,采用定位模型進(jìn)行定位;
[0030] 上述系統(tǒng)即導(dǎo)航系統(tǒng)的簡稱。
[0031]上述第一定位模塊進(jìn)一步包括子模塊:
[0032] 虛擬觀測方程構(gòu)建子模塊,用來引入上次定位結(jié)束時估算的各系統(tǒng)間鐘差偏差構(gòu) 建虛擬觀測方程;
[0033] 定位解算子模塊,用來以虛擬觀測方程作為基于卡爾曼濾波法的狀態(tài)方程的約束 信息,結(jié)合各系統(tǒng)的觀測方程,解算狀態(tài)參數(shù)向量,從而實現(xiàn)定位解算。
[0034] 上述第二定位模塊進(jìn)一步包括子模塊:
[0035] 虛擬觀測方程構(gòu)建子模塊,用來引入當(dāng)前歷元時刻的各系統(tǒng)間鐘差偏差構(gòu)建虛擬 觀測方程;
[0036] 定位解算子模塊,用來以虛擬觀測方程作為基于卡爾曼濾波法的狀態(tài)方程的約束 信息,結(jié)合各系統(tǒng)的觀測方程,解算狀態(tài)參數(shù)向量,從而實現(xiàn)定位解算。
[0037] 和現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下特點和有益效果:
[0038] 在衛(wèi)星遮擋嚴(yán)重的地區(qū)(例如高樓林立的城市),一般可視衛(wèi)星數(shù)量較少,這種 情況下多系統(tǒng)組合定位時,若估計各系統(tǒng)的接收機(jī)鐘差,會導(dǎo)致觀測方程秩虧,從而無法定 位。對于多導(dǎo)航系統(tǒng)組合定位,本發(fā)明只需估計一個接收機(jī)鐘差即可進(jìn)行定位解算,在可視 衛(wèi)星數(shù)量較少情況下也可實現(xiàn)多模解算,從而解決了可視衛(wèi)星數(shù)量較少情況下無法定位的 問題。
【附圖說明】
[0039] 圖1為本發(fā)明方法的具體流程示意圖。
【具體實施方式】
[0040] 為了使本發(fā)明目的、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白,下面將結(jié)合附圖及具體 實施方式,進(jìn)一步說明本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解,以下描述的【具體實施方式】僅用以解