[发明专利]一种基于稀疏核学习的单站GNSS瞬时速度和加速度构建方法

说明书

本发明公开了一种基于稀疏核学习的单站GNSS瞬时速度和加速度构建方法，步骤如下：S1：采集预设时段内的GNSS载波相位观测量；S2：构建时间差分载波相位观测量及第一观测方程；S3：逐历元处理时间差分载波相位观测量，获取历元间位移和接收机钟差的增量向量、协方差矩阵和互协方差矩阵；S4：获取不同方向的位移增量序列观测向量，及其协方差矩阵；S5：获取相应方向位移的稀疏核函数模型；S6：根据稀疏核函数模型，获取瞬时速度和加速度大小。本发明在采用稀疏核学习方法进行建模的同时，不失一般性地将初始历元处的位移设为零，并据此进行消元，从而不仅减少了计算量，还提高了建模精度。

技术领域

本发明涉及GNSS卫星导航数据处理技术领域，尤其涉及一种基于稀疏核学习的单站GNSS瞬时速度和加速度构建方法。

背景技术

采用GNSS的时间差分载波相位观测量可以在单站情况下进行精密的速度测量，然而这种GNSS测速方法存在如下两点不足：

第一，该方法是一种历元间平均速度测量方法，而不是瞬时速度测量方法；

第二，该方法只能得到观测历元处的速度值，而无法直接得到其他时刻处(不在观测历元处)的速度。

对上述速度进行中心差分而得到的加速度也将存在类似的缺陷。然而在很多科学和工程领域，人们感兴趣的是载体的瞬时速度和/或瞬时加速度，而不是历元间平均速度和平均加速度。

发明内容

发明目的：针对单站情况下，通过GNSS载波相位观测量载体的瞬时速度和瞬时加速度的过程中，存在的无法测量瞬时速度和除观测历元处之外其他时刻处的速度无法直接获取的问题，本发明提出一种基于稀疏核学习的单站GNSS瞬时速度和加速度构建方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于稀疏核学习的单站GNSS瞬时速度和加速度构建方法，所述方法具体包括有如下步骤：

S1：采集预设时间段内的GNSS载波相位观测量；

S2：将所述GNSS载波相位观测量进行历元间差分操作，构建时间差分载波相位观测量及对应的第一观测方程；

S3：通过最小二乘法逐历元处理所述时间差分载波相位观测量，获取历元间位移和接收机钟差的增量向量及其协方差矩阵，并计算得到位移增量和接收机钟差增量组成的增量向量的估计值在相邻历元间的互协方差矩阵；

S4：从所述位移增量和接收机钟差增量组成的增量参数向量的估计值中，提取出三个不同方向的位移增量，并分别组成三个序列，所述三个序列即为相应方向的位移增量序列，同时将所述位移增量序列称为位移增量序列观测向量，将所述位移增量序列观测向量表示为y，对应的观测误差表示为e，观测误差的协方差矩阵表示为Q_ee，所述观测误差的协方差矩阵通过协方差矩阵和互协方差矩阵进行构建；

S5：根据所述位移增量序列观测向量y和观测误差的协方差矩阵Q_ee，获取相应方向位移的稀疏核函数模型；

S6：根据所述稀疏核函数模型，确定出相应方向的速度模型和加速度模型，获取瞬时速度和加速度大小。

进一步地讲，在所述步骤S2中，构建所述时间差分载波相位观测量及对应的第一观测方程，具体如下：

S2.1：根据所述预设时间段内的GNSS载波相位观测量，将前后两个历元处的载波相位观测量相减，得到所述预设时间段内所有的时间差分载波相位观测量；

S2.2：将任一历元处所有可见卫星所对应的时间差分载波相位观测量组成观测向量，并将所述观测向量表示为所述观测向量对应于第一观测方程，所述第一观测方程具体为：