[发明专利]一种卫星导航快速定位方法、装置和卫星导航接收机

说明书

本发明适用于卫星导航领域，提供了一种卫星导航快速定位方法、装置和卫星导航接收机。所述方法包括：判断观测方程是否病态；当观测方程病态时，利用自适应加权的差分进化算法结合正则化求解快速定位时的病态观测方程，得到病态观测方程中待求向量的实数解模糊度分量；将观测方程中待求向量的实数解模糊度分量作为输入值，搜索得到观测方程中待求向量的模糊度整数解；将模糊度整数解回代到观测方程中，重新求解得到更新模糊度后的基线参数，基线参数与准确的基准站卫星导航接收机坐标相加，得到目标卫星导航接收机的准确坐标。本发明更容易得到全局最优解，提高解算精度和速度，且能减轻病态性，抑制噪声和观测误差带来的粗差影响，提高稳健性。

技术领域

本发明属于卫星导航领域，尤其涉及一种卫星导航快速定位方法、装置和卫星导航接收机。

背景技术

病态问题广泛存在于卫星导航快速定位等工程测量中。短时间内只能观测到几个历元，使得观测信息不足，导致观测方程病态。通过传统的最小二乘法得到的模糊度实数解与真值相差很大，严重影响定位精度。解决观测方程的病态性是提高快速定位精度的关键。

目前，针对病态问题的解算方法主要分为两类：一类以降低法矩阵的条件数为目标，通过修改法矩阵的奇异值，降低其在求逆过程中对微小扰动的敏感性，从而得到更接近真值的结果。代表性的方法有岭估计、截断奇异值法(TSVD)和Tikhonov正则化法等；另一类是以遗传算法为代表的智能优化算法，这类方法不试图改善法方程的病态性，而是通过最优化方法得到适应度函数的近似全局最优解，并将其作为病态方程的解。两类方法均存在不同程度的缺陷，前者中的TSVD方法直接舍弃了小奇异值，在得到近似解的同时，损害了解估计的分辨率，影响解算效果，而岭估计和Tikhonov正则化方法对正则化参数和正则化矩阵选取困难，且带有主观性；后者中的遗传算法近乎遍历的搜索使优化速度过慢，且参数设置多，不利于实际工程应用。

同时，观测值会存在粗差，已有的抗差泛岭估计、抗差主成分估计等方法，基于抗差有偏估计的思想，有效地抑制了观测值中的粗差，但解算精度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卫星导航快速定位方法、装置和卫星导航接收机，旨在解决快速定位过程中的病态问题以及抑制观测值中粗差的影响，得到精确的载波相位模糊度实数解，从而实现快速定位的问题。

第一方面，本发明提供了一种卫星导航快速定位方法，所述方法包括：

在卫星导航快速定位过程中，判断观测方程是否病态；

当观测方程病态时，利用自适应加权的差分进化算法结合正则化求解快速定位时的病态观测方程，得到病态观测方程中待求向量的实数解模糊度分量；

将观测方程中待求向量的实数解模糊度分量作为输入值，搜索得到观测方程中待求向量的模糊度整数解；

将模糊度整数解回代到观测方程中，重新求解得到更新模糊度后的基线参数，基线参数与准确的基准站卫星导航接收机坐标相加，得到目标卫星导航接收机的准确坐标。

第二方面，本发明提供了一种卫星导航快速定位装置，所述装置包括：

判断模块，用于在卫星导航快速定位过程中，判断观测方程是否病态；

求解模块，用于当观测方程病态时，利用自适应加权的差分进化算法结合正则化求解快速定位时的病态观测方程，得到病态观测方程中待求向量的实数解模糊度分量；

搜索模块，用于将观测方程中待求向量的实数解模糊度分量作为输入值，搜索得到观测方程中待求向量的模糊度整数解；

准确坐标计算模块，用于将模糊度整数解回代到观测方程中，重新求解得到更新模糊度后的基线参数，基线参数与准确的基准站卫星导航接收机坐标相加，得到目标卫星导航接收机的准确坐标。