[发明专利]一种高精度实时GNSS多频快速收敛定位方法

说明书

基于GNSS实时导航定位的巨大研究与应用价值，本发明提出了一种具有较高精度的实时GNSS多频快速收敛定位算法。针对传统多频载波实时定位中收敛时间过长的缺点，本发明提出的算法利用多频伪距实时定位解算结果计算多频载波测量方程中的模糊度先验值，在该过程中，包含对广播星历误差的建模处理，较一般的直接利用伪距测量计算模糊度先验值精度更高。且由于计算出的多频载波模糊度先验值精度足够高，对应的初始系统方差较小，接收机的位置状态一般可在十分钟内完成收敛，相较传统高精度绝对定位算法，收敛时间大大缩短，同时不会造成定位精度的下降。

技术领域

本发明提供一种具有较高精度和实时性的GNSS(Global Navigation SatelliteSystem)多频快速收敛定位方法，它涉及一种使用实时广播星历，利用拓展卡尔曼滤波对GNSS接收机进行绝对位置解算的方法。属于导航技术领域。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS)是覆盖全球的位置与时间测定系统，通常是由20～30颗卫星组成，一般认为包括美国的全球定位系统(GPS)，俄罗斯的格洛纳斯系统(GLONASS)，以及中国北斗卫星导航系统(BDS)和欧盟的伽利略(GALILEO)定位系统。随着电子技术的发展和集成化的进步，接收机的体积正变得越来越小，功能变得更加强大。

由于导航卫星接收机具有体积小、质量轻、成本低廉等优势，相较于传统惯性导航，又具有不随时间发散的特点，使用全球导航卫星系统满足实时定位需求已成为主流方案，特别是在车辆、船舶、飞行器上的实时应用极其广泛。GNSS导航的基本原理是，某一时刻在已知导航卫星的位置前提下，如果同时观测到4颗以上导航卫星，根据其包含距离信息的测距信号，即可解算出此时接收机的三维空间位置坐标及本地时间。

而GPS卫星位置的获取依赖于星历产品，目前最常用于实时导航应用的是GPS卫星即时播发的广播星历(Broadcast)。广播星历包含于导航电文中，通过接收机的解码和编译得到与每颗卫星有关的29个参数，随后根据时间和轨道计算得到任意时刻的GPS卫星位置。广播星历是卫星导航系统的地面监控部分利用全球站点的测量数据计算得出，其参数通常每2小时更新一次，利用该参数计算取得的GPS卫星实时位置在一般情况下误差约为米级。如果不及时更新参数，随着时间推移，该误差会进一步增大。对基于全球导航卫星系统的实时定位导航应用来说，广播星历带来的测距误差对定位误差起主导作用，对广播星历误差采取恰当的处理方法是提高实时定位精度的决定性因素之一。当使用载波测量模型时，其测量精度较高，且模型当中的模糊度项可以吸收广播星历中的时变误差，但由于其本身模糊度的存在，使得其初始方差较大，收敛速度较慢，限制其在实时领域中的应用。因此考虑使用多频伪距实时定位方法，求解具有较高精度的多频载波测量模糊度先验值。

综上，基于GNSS实时导航定位的巨大研究与应用价值，本发明提出了一种具有较高精度的实时GNSS多频快速收敛定位方法，在估计过程中考虑了广播星历误差的影响，相对于纯伪距定位方法精度更高，相对于传统载波定位方法具有更快的收敛速度。

发明内容

(一)发明目的

本发明针对传统多频载波实时定位中收敛时间过长的缺点，提出一种利用考虑广播星历误差的伪距测量辅助多频载波实时定位方法，在维持定位精度不变的同时，大大缩短所需的收敛时间。本发明适用于利用多频GNSS接收机的实时绝对导航定位场景。

(二)技术方案

本发明所述的高精度实时GNSS多频快速收敛方法实施步骤如下：

步骤一：计算多频无电离层组合测量值

首先给出伪距测量方程：

P(t)＝ρ+c[δt_r(t)-δt^s(t-τ)]+I(t)+ε_P (1)