[发明专利]基于速度约束的低成本接收机平滑RTD算法及其应用

权利要求书

1.基于速度约束的低成本接收机平滑RTD算法，其特征在于：首先利用多普勒观测值求解速度分量；然后利用已获得的速度分量作为伪观测值联合伪距观测值建立抗差卡尔曼滤波器约束滤波位置解。

2.根据权利要求1所述的基于速度约束的低成本接收机平滑RTD算法，其特征为：多普勒观测值求解速度分量包括如下步骤：

多普勒频移观测量表征卫星与GPS接收机天线相对运动所造成的多普勒效应的大小，亦即载波相位变化率的瞬时观测值；

GPS伪距观测方程如下：

其中：表示伪距观测值，下标m表示接收机，上标s表示卫星，ρ表示卫星与接收机之间的几何距离，表示接收机钟差等效距离，表示卫星钟差等效距离，I表示电离层延迟，T表示对流层延迟，ε表示其他未顾及的误差项；

将对流层延迟和电离层延迟合并为一项，对(1)式中站心距ρ进行线性化并取全微分：

其中：指的是伪距的全微分，(X_m,Y_m,Z_m)为测站坐标，(δX_m,δY_m,δZ_m)为测站坐标的全微分，(X^s,Y^s,Z^s)为卫星空间坐标，(δX^s,δY^s,δZ^s)为卫星空间坐标的全微分，为接收机钟差的全微分，为卫星钟差的全微分，δΔ为大气延迟项全微分；

对(2)式两边除以时间并取零极限：

其中：为伪距变化率；为测站的三维速度；为卫星的三维速度；为接收机钟漂；为卫星钟漂；为大气延迟变化率；为其他误差项。

3.根据权利要求2所述的基于速度约束的低成本接收机平滑RTD算法，其特征为：伪距观测方程的伪距率与多普勒观测值D有如下关系：

。

4.根据权利要求3所述的基于速度约束的低成本接收机平滑RTD算法，其特征为：对于所述公式(3)，其测站的三维位置可以通过伪距单点定位求解，假定接收机位置误差为10m，对于测速精度的影响约为2mm；卫星的三维速度可利用基于导航卫星位置序列的数值差分法求解；卫星钟漂可以通过某一段时间内的卫星钟差变化率获得；忽略了大气延迟变化率的影响。

5.根据权利要求3所述的基于速度约束的低成本接收机平滑RTD算法，其特征为：该算法进一步包括如下步骤：

第j颗卫星伪距差分观测方程可表示如下：

其中：Δ▽为双差算子；P为是经载波相位平滑后的伪距观测值；上标i、j分别为参考星和非参考星；下标m、n分别为基准站和流动站；ρ为卫星至接收机间几何距离；T为对流层延迟；I为电离层延迟；ε为观测噪声及多路径等残留误差；

单历元GPS+BDS观测方程可表示如下：

V＝BX-L (6)

其中：

G代表GPS系统，C代表北斗系统，i表示参考星，j、k表示非参考星；V指的是观测残差，其中后三项为速度项的观测残差，其余为伪距观测残差；l、m、n指的是卫星至接收机间几何距离的泰勒级数一阶展开项；X为待估参数向量，其中前三项为位置改正数，后三项为速度改正数；L为观测值向量。

6.根据权利要求4所述的基于速度约束的低成本接收机平滑RTD算法，其特征为：该速度约束的低成本接收机平滑RTD算法采用速度伪观测值来约束待估参数，速度伪观测值方程如下：

其中：Y、Z方向速度约束方程同上，为待估参数，代表速度伪观测值，是一个先验值，可以通过步骤1)中多普勒测速方程获得。

7.一种根据权利要求1-6任一所述的基于速度约束的低成本接收机平滑RTD算法的应用，其特征为：该方法应用于全球导航卫星系统的定位与导航设备中。

8.根据权利要求7所述的基于速度约束的低成本接收机平滑RTD算法的应用，其特征为：所述全球导航卫星系统为北斗导航卫星系统和GPS系统。