[发明专利]一种基于惯性导航系统的差分动动定位的方法

说明书

本发明公开了一种基于惯性导航系统的差分动动定位的方法，通过以下步骤实现移动基站的定位：步骤1、通过伪距单点定位获得初始观测时刻移动基站的位置；步骤2、在每个观测时刻，基于观测方程求解当前观测时刻与上一观测时刻之间移动基站的位置变化量；其中观测方程基于惯性导航系统和卫星导航系统输出的信息建立；步骤3、基于上一观测时刻移动基站的位置与位置变化量，得到当前观测时刻移动基站的位置。基于移动基站的定位结果得到差分校正量，利用差分校正量对流动站的和卫星之间的伪距进行校正，利用校正后的伪距值对流动站进行伪距单点定位，得到流动站的位置坐标。本发明可以提高移动基站和流动站的定位精度。

技术领域

本发明涉及一种利用惯性导航与卫星导航相结合的导航定位技术领域，尤其是一种基于惯性导航系统的差分动动定位的方法。

背景技术

在差分定位中，基准站的位置是已知的，因此基准站和卫星之间的真实距离(站星距)也是已知的。卫星播发的数据中包含伪距信息，伪距是指地面接收机到卫星的大概距离，伪距中包含有许多误差，包括接收机钟差、卫星钟差、电离层和对流层时延误差以及伪距测量噪声，其中卫星钟差可以认为是已知的。如图1所示，差分定位的基本原理主要是依据卫星钟差、卫星星历误差、电离层时延与对流层时延具有空间相关性和时间相关性，即同一地域内的不同接收机的伪距测量值所包含的上述误差成分近似或高度相关。如果将真实精确的站星距与基准站对卫星的距离测量值(伪距)进行比较，二者的差异就等于基准站对这一卫星的测量误差。基准站播发给流动站的测量误差校正量称为差分校正量，流动站可以通过差分校正量来降低甚至是消除测量误差。对于一般的实时动态差分定位(RTK)技术而言，基准站是静止的而流动站是移动的，但是对于某些情况，例如无人机编队、飞机空中加油而言，两个(或多个)目标物体都是运动的，因此需要差分动态对动态定位(简称动动定位)技术来对目标进行导航定位。在动动定位中，与差分定位的原理类似，不同的是基准站也是移动的，称为移动基站。对于动动定位来说，选取的移动基站需要向流动站来播发差分数据来修正流动站的距离测量值来得到流动站更为精确的位置坐标，求得移动基站和流动站之间的基线向量。但是由于移动基站是运动的，其定位精度影响着差分定位的精确度，随着时间(历元)的增加，移动基站的定位误差是越来越大的。如何获取移动基站较为精确的位置信息是一个关键问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种基于惯性导航系统的差分动动定位的方法，能够有效提高定位精度。

本发明所提供的技术方案为：

一种基于惯性导航系统的差分动动定位的方法，通过以下步骤实现移动基站的定位：

步骤1、通过伪距单点定位获得初始观测时刻移动基站的位置s_b(0)；

步骤2、在每个观测时刻，基于观测方程求解当前观测时刻k与上一观测时刻k-1之间移动基站的位置变化量[dx dy dz]，其中k＝1,2,…；其中观测方程基于惯性导航系统和卫星导航系统输出的信息建立；

步骤3、基于上一观测时刻移动基站的位置s_b(k-1)与位置变化量[dx dy dz]，得到当前观测时刻移动基站的位置s_b(k)。

进一步地，所述观测方程为：

其中，L_ρ为当前观测时刻k移动基站b的伪距观测值，

式中(x⁽ⁱ⁾,y⁽ⁱ⁾,z⁽ⁱ⁾)为当前观测时刻k卫星i的位置坐标，(x,y,z)为惯性导航系统输出的当前观测时刻k移动基站的位置坐标；

H为观测矩阵，其表达式为：