[发明专利]一种基于数字罗盘协同卫星定位的方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于数字罗盘协同卫星定位的方法及系统，其方法包括：导航仪利用卫星广播的星历获取四颗卫星的卫星瞬时地心坐标，利用卫星的伪距观测量建立四颗卫星中每一颗卫星所对应的伪距观测方程；基于数字罗盘获取基于大地坐标下的平面方位信息，并基于平面方位信息建立平面信息约束方程；基于伪距观测方程和平面信息约束方程形成导航仪当前的大地坐标求解模型，并可通过地心坐标和大地坐标间的转换关系获取导航仪的地心坐标。在本发明实施例中，利用数字罗盘结合卫星信号实现定位，使定位更为准确，同时成本低，方便民用，大大增加了本方法可行性，同时实现了在卫星信号差或者仅有4个卫星时的协同定位功能。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，具体涉及一种基于数字罗盘协同卫星定位的方法及系统。

背景技术

现有的卫星定位系统，通过导航仪接收卫星信号，首先利用卫星广播的星历，计算出各个卫星的准确位置坐标，接着利用卫星的伪距观测量ρ建立伪距观测方程(1)，因为接收机存在钟差，需要把接收机钟差作为未知数与导航仪上的接收机位置坐标(X，Y，Z)一起求解。

其中，其中，(X_i、Y_i、Z_i)为由卫星星历求得的卫星瞬时地心坐标，(X、Y、Z)为待求接收机的地心坐标，c为光速，t_r、分别为接收机时钟与卫星时钟的误差，Vion为电离层延迟改正数，Vtrop为对流层延迟改正数。这里i取值一般在5以上，该伪距观测方程至少满足5个卫星的位置坐标，才可以实现。

通过建立5个以上的伪距观测方式形成求解模型之后，基于卡尔曼滤波求解，即可得出导航定位的位置速度和时间(Position Velocity and Time，PVT)解，通过残差及中误差等进行卫星定位质量分析，当质量分析不合格时，重新基于该求解模型再次求解，直到质量分析合格之后输出定位结果。

现阶段有些区域会存在一些城市峡谷区域，会导致导航系统或者导航仪接收到的卫星会少于5个，导致导航的失灵，无法快速求解或者延迟。数字罗盘可以较准确地为用户提供平面方向信息。但是数字罗盘只是单纯地作为一种高度、方向的参考，并没有与卫星导航模型结合起来。

发明内容

为了解决现有技术的缺点，针对接收机面对5颗以下的卫星定位时，本发明提供一种基于数字罗盘协同卫星定位的方法及系统，利用数字罗盘与四颗卫星的结合，可以实现卫星定位有效的补充。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种基于数字罗盘协同卫星定位的方法，包括如下步骤：

导航仪利用卫星广播的星历获取四颗卫星的卫星瞬时地心坐标；

基于地心坐标与大地坐标间的转换关系，以导航仪的大地坐标为求解目标，利用卫星的伪距观测量建立四颗卫星中每一颗卫星所对应的伪距观测方程；

基于数字罗盘获取基于大地坐标下的平面方位信息，并基于平面方位信息建立平面信息约束方程；

基于伪距观测方程和平面信息约束方程形成导航仪当前的大地坐标求解模型，获取导航仪的大地坐标，通过地心坐标和大地坐标间的转换关系获得导航仪的地心坐标。

所述方法还包括：

判断导航仪搜索卫星的数量，当判断导航仪搜索的卫星数量为四颗时，启动数字罗盘获取基于大地坐标下的平面方位信息。

所述基于数字罗盘获取基于大地坐标下的平面方位信息还包括：

对所述平面方位信息进行质量分析，判断所述质量分析是否达标，若所述质量分析不达标，则继续获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约束方程；在判断所述质量分析达标以后，基于所述平面方位信息建立平面信息约束方程。

所述方法还包括：