[发明专利]基于粒子滤波的GNSS实时高精度单差测姿方法

权利要求书

1.一种基于粒子滤波的GNSS实时高精度单差测姿方法，其特征在于，包括如下步骤：

初始化若干粒子集；

通过共时钟接收机获取相位和伪距观测值，根据所述相位和所述伪距观测值构建GNSS单差相对定位模型；

求解所述GNSS单差相对定位模型的待估参数，得到单差模糊度浮点解和方差协方差矩阵；

将所述粒子集内的各粒子值逐个改正到单差模糊度参数的单差模糊度浮点解中，使用最小二乘模糊度降相关平差法固定单差模糊度参数，并计算各个粒子对应的Ratio值；

根据所述Ratio值更新粒子权值并归一化，得到所有粒子的样本均值和样本方差；

根据所述样本方差计算有效样本容量，判断是否需要对粒子进行重采样，并对下个历元粒子进行预测；

将所述样本均值作为相位的线缆偏差值改正到所述单差模糊度浮点解中，并使用最小二乘模糊度降相关平差法解算单差模糊度参数固定解；

根据所述单差模糊度参数固定解计算基线向量固定解，根据所述基线向量固定解解算得到姿态角。

2.根据权利要求1所述的基于粒子滤波的GNSS实时高精度单差测姿方法，其特征在于，所述根据所述相位和所述伪距观测值构建GNSS单差相对定位模型，具体包括：

基于共时钟接收机输出的GNSS单频载波相位与伪距观测值建立接收机和卫星的非差伪距和载波相位观测方程；

根据所述非差伪距和载波相位观测方程建立基于共时钟接收机的单差伪距和载波相位观测方程；

根据所述共时钟接收机的单差伪距和载波相位观测方程构建线性化后的基于共时钟接收机的GNSS单差相对定位模型。

3.根据权利要求1所述的基于粒子滤波的GNSS实时高精度单差测姿方法，其特征在于，所述求解所述GNSS单差相对定位模型的待估参数，得到单差模糊度浮点解和方差协方差矩阵，具体包括：

建立GNSS单差相对定位模型对应的方差协方差矩阵；

GNSS单差相对定位模型中的随机模型使用高度角模型，对于每个卫星到接收机的非差观测值，根据第一公式计算所述非差观测值的方差，其中所述第一公式包括：

其中、分别为流动站非差观测值的方差和基准站非差观测值的方差，表示卫星高度角，表示经验参数；

求解所述GNSS单差相对定位模型，得到待估参数单差模糊度浮点解。

4.根据权利要求1所述的基于粒子滤波的GNSS实时高精度单差测姿方法，其特征在于，所述将所述粒子集内的各粒子值逐个改正到单差模糊度参数的单差模糊度浮点解中，具体包括：

对每一个粒子根据第二公式进行改正，其中所述第二公式包括：

其中，表示单个粒子值，表示单差模糊度浮点解，表示改正后的单差模糊度浮点解，n表示卫星个数。

5.根据权利要求1所述的基于粒子滤波的GNSS实时高精度单差测姿方法，其特征在于，所述根据所述Ratio值更新粒子权值并归一化，得到所有粒子的样本均值和样本方差，具体包括：

将Ratio值与相位线缆偏差的关系曲线视为观测值关于相位线缆偏差的似然函数，对粒子权值进行更新；

对更新后的权值进行归一化，得到归一化后的粒子权值；

根据所述归一化后的粒子权值计算样本粒子的样本均值和样本方差。

6.根据权利要求1所述的基于粒子滤波的GNSS实时高精度单差测姿方法，其特征在于，所述将所述样本均值作为相位的线缆偏差值改正到所述单差模糊度浮点解中，具体包括根据第三公式进行改正，其中所述第三公式包括：

其中，表示样本均值，表示单差模糊度浮点解，表示改正后的单差模糊度浮点解，n表示卫星个数。