[发明专利]一种定位结果滤波方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及卫星定位技术领域，特别涉及一种定位结果滤波方法及装置。

背景技术

近年来，卫星定位技术得到了长足的发展。随着硬件处理能力的增强，利用GPS、北斗等进行定位的接收机逐渐走入普通老百姓的生活，为人们的出行带来了巨大的方便。但是，卫星导航系统自身存在着许多误差源，其中主要误差源包括：星历误差、卫星钟偏差、接收机测量误差、大气误差（包括对流层和电离层传播延迟）、多径效应误差以及其它随机干扰误差等，由这些误差源导致的伪距误差（UERE，User-equivalent range error）典型值如表一所示。

表一

  误差源  1σ误差(m)  卫星钟差  1.1  L1 P(Y)-L1 C/A群延时  0.3  星历误差  0.8  电离层延迟  7.0  对流层延迟  0.2  接收机噪声  0.1  多径  0.2  总计（RSS）  7.1^*

用户位置误差是伪距误差与几何精度因子（GDOP）的乘积，几何精度因子完全取决于用户与卫星的相对位置关系。如图1所示，其中，在最简单的二星定位中，在存在伪距测量误差的前提下，多边形ABCD表示可能的用户位置，从图1a和图1b中可以看到，当卫星位置与用户的相对位置不同时，所对应的阴影面积也不尽相同，图1a的GDOP要小于图1b的，因此在相同UERE下，图1a所对应的位置误差较小。

由于各颗卫星之间的残留电离层误差高度相关，因此在实际的接收机中，实际位置误差要小于上述乘积，大约从3m到10m不等，在信号质量较差的地方（如城市楼宇间、干扰严重区域等），定位误差可达几十米甚至上百米。在这种情况下，显然是不能适用于城市间的导航需求的（因为十几米或是几十米的误差可以相隔几条马路或几幢楼房），对接收机直接定位结果进行滤波处理，将误差减小到可接受范围之内，是十分有必要的。

现有技术中通常采用卡尔曼滤波器对定位结果进行滤波。卡尔曼滤波器构成如图2所示。其中，系统由消息模型、测量模型和滤波模型组成。其中X为状态变量，A为状态转移模型，C为测量模型，V与W为策动噪声，y为测量值，K为卡尔曼增益。常用的卡尔曼滤波器有恒速模型、恒加速模型等。恒速模型认为目标以恒定的速度进行运动，滤波器为二阶系统；恒加速模型认为目标以恒定加速度进行运动，滤波器为三阶系统。

采用卡尔曼滤波器需要依靠先验的噪声值，在周围环境噪声特性发生变化时（位置发生变化、运动状态发生变化等），会导致滤波结果不是最优的，即周围环境噪声小或用户静止时，定位结果抖动过大；而环境噪声较大或用户运动时，滤波结果可能会有较大延时。卡尔曼滤波器无法解决稳定的静态定位与动态定位间的矛盾，只能尽量平衡。