[發明專利]一種用于精密單點定位方法的估計方法

有效

• 申請號: 201010195100.6
• 申請日: 2010-06-03
• 公開（公告）號: CN102269819A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 葉世榕;劉炎炎;施闖;趙齊樂;樓益棟;宋偉偉
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S19/44
• 分類號: G01S19/44
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

1.一種用于精密單點定位方法的估計方法，采用kalman濾波估計方式，其特征在于：通過歷元間差分計算建立提供速度觀測量和鐘漂觀測量的觀測方程，在kalman濾波的動態模型里引入速度狀態參數和鐘漂狀態參數，根據所述觀測方程和動態模型進行kalman遞推估計；

所述建立觀測方程的過程如下，

在沒有周跳的情況下，同一顆衛星在相鄰兩個歷元的無電離層組合的觀測方程分別：

omc₁＝l₁ΔX₁+m₁ΔY₁+n₁ΔZ₁+trop₁+cdt₁+Nλ

omc₂＝l₂ΔX₂+m₂ΔY₂+n₂ΔZ₂+trop₂+cdt₂+Nλ

由于接收機在兩個相鄰歷元間的運動位移很小，以上兩個方程是按照同一個近似坐標進行線性化；其中，omc₁、omc₂為相位觀測值減去計算值得到的結果，l₁、l₂、m₁、m₂、n₁、n₂為衛星在X、Y、Z三個方向的方向余弦，ΔX₁、ΔX₂、ΔY₁、ΔY₂、ΔZ₁、ΔZ₂為對近似坐標三個方向的改正數，trop₁、trop₂是對流層傾斜路徑的延遲量，cdt₁、cdt₂是接收機鐘差的距離表示，Nλ是整周模糊度的距離形式，下標1和2用于區別標識兩個相鄰歷元；

將以上兩式相減得到：

omc1-omc2=l1+l22Δx+m1+m22Δy+n1+n22Δz+c(dt1-dt2)]]>

當有R顆衛星時，得到的觀測方程為：z_k＝H_kx_k+v_k，其中，z_k、H_k、x_k、v_k的含義分別為第k個歷元的觀測值、觀測設計矩陣、狀態參數和觀測值殘差；

其中，l1_k…lR_k、m1_k…mR_k、n1_k…nR_k分別為在第k個歷元，第1到第R顆衛星的X、Y、Z三個方向的方向余弦；l1_k-1…lR_k-1、m1_k-1…mR_k-1、n1_k-1…nR_k-1分別為在第k-1個歷元，第1到第R顆衛星的X、Y、Z三個方向的方向余弦；map1_k…mapR_k表示在第k個歷元，第1到第R顆衛星的對流層投影函數；

其中，狀態參數向量形式為：

xk=xyzx·y·z·dtdt·ztdamb1......ambR]]>

其中，xyz為位置參數，為引入的速度狀態參數，dt為接收機鐘差參數，為引入的接收機的鐘漂狀態參數，ztd為天頂對流層延遲，amb1…ambR分別為第1到第R顆衛星的模糊度參數；

所述在kalman濾波的動態模型里引入速度狀態參數和鐘漂狀態參數，實現方式如下，kalman濾波的動態方程為：

x_k＝Φ_k，k-1x_k-1+w_k-1

其中，x_k、x_k-1分別為第k和第k-1個歷元的狀態參數，是未知數向量；Φ_k，k-1為第k-1到第k個歷元的狀態轉移矩陣，w_k-1為過程噪聲；引入了歷元間差分之后的待求解的狀態參數與上述觀測模型一致：

xk=xyzx·y·z·dtdt·ztdamb1......ambR]]>相應的狀態轉移矩陣為：

Φk,k-1=IcΔt·Ic000Ic0000ΦCk,k-10000Ia]]>

其中，I_c為3×3單位陣，I_a為R×R單位陣；

Φ_Ck，k-1為鐘差的狀態轉移矩陣，形式為：Δt是兩個相鄰歷元的時間間隔；對應的過程噪聲矩陣為：

Qk,k-1=E[wwT]=(SPΔt33)·Ip(SPΔt22)·Ip00(SPΔt22)·Ip(SPΔt)·Ip0000Qc0000(SaΔt)Ia]]>

其中，表示噪聲的方差矩陣，S_P是位置參數的噪聲因子，I_p是3×3單位陣，S_a是模糊度的噪聲因子，I_a為R×R單位陣，

Qc=SdtΔt+Sdt·Δt33Sdt·Δt22Sdt·Δt22Sdt·Δt]]>

其中，S_dt是接收機鐘漂的噪聲因子。