[发明专利]一种基于遗传算法的室内多通道伪卫星定位方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传算法的室内多通道伪卫星定位方法，涉及伪卫星导航技术领域。该方法首先在上一时刻位置估计值的预设范围内，随机产生包括一定数量个体的种群，然后使用基于阵列伪卫星载波相位量测的均方根误差所构建的适应度函数，在每一代种群中评估所有个体的适应度，并从当前种群中随机选择多个个体，通过自然选择和突变产生下一代种群，迭代一定代数后停止，适应度最大的个体作为当前时刻最终的位置估计。本发明方法提高了最优位置估计的搜索能力，且降低了室内多径效应的影响，进一步提高了室内定位的连续性和精度。

技术领域

本发明涉及伪卫星导航技术领域，特别是指一种基于遗传算法的室内多通 道伪卫星定位方法。

背景技术

由于建筑物被遮挡，全球定位系统(GPS)无法在室内环境中工作。部署 在地面上的伪卫星可以发射类似室外卫星导航信号。三边定位方法是全球导航 卫星系统(GNSS)的传统定位方法，为了确保其收敛性，PDOP(Position Dilution of Precision，位置精度强弱度)一般要求小于99。但是在大多数室内区域中很 难满足此特性。此外，与室外相比，室内的多径效应更为复杂，尤其是在墙壁 附近的区域。这严重影响了接收机自相关函数的特性，降低了码相位和载波相 位的跟踪精度。载波相位较伪距有更高的测量精度，常用于实现高精度定位。 但是，在室内环境下，载波相位的整周模糊度难以确定。

发明内容

本发明的目的在于克服现有基于伪卫星的室内定位算法的不足，提供一种 基于遗传算法的室内多通道伪卫星定位方法，具有较强的室内抗多径能力，能 够实现室内的高精度导航与定位。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于遗传算法的室内多通道伪卫星定位方法，包括以下步骤：

(1)在上一时刻接收机位置的预设范围内，随机生成包含多个个体的初代 种群；

(2)根据当前时刻的测量伪距和每个个体的预测伪距构建适应度函数，并 计算每个个体的适应度；

(3)根据各个体的适应度，采用轮盘赌法，随机选择个体，然后对选出的 个体进行交叉、变异，生成新的种群；

(4)重复步骤(2)和(3)，进行多次迭代，然后将适应度最大的个体作 为最终的估计值，完成当前时刻的接收机定位。

进一步的，步骤(1)中，初始时刻时接收机的位置为预先标定给出的三维 坐标。

进一步的，步骤(2)所述的测量伪距由伪卫星多路通道的载波相位观测量 转换得到：

式中，ρ_n为伪卫星第n个通道的测量伪距，为伪卫星第n个通道的载波相位 观测量，c是光速，f_c是伪卫星导航信号载波中心频率，n是接收机观测到的伪 卫星通道数。

进一步的，步骤(2)所述的预测伪距为个体与接收机观测到的伪卫星通道 天线之间的距离：

式中，R_in为个体i与发射天线n之间的距离，p_i为个体i的位置坐标，psat_n是 伪卫星第n个通道的发射天线坐标位置；其中，多通道伪卫星的每个发射天线 都预先标定出。

进一步的，步骤(2)所述的个体适应度函数为：

式中，F_i为个体i的适应度，e_ik是伪卫星第k通道的观测伪距与个体i的预测伪 距之间的量测误差，即e_ik＝ρ_k-R_ik，k为累加变量。