[發明專利]一種室內偽衛星差分相對定位方法

有效

• 申請號: 201510021103.0
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN104502943B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 劉洋洋;廉保旺;趙宏偉
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01S19/51
• 分類號: G01S19/51;G01S19/41
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 顧潮琪

1.一種室內偽衛星差分相對定位方法，其特征在于包括下述步驟：

(1)以基準站接收機為坐標原點在世界坐標系O-XYZ中建立本地坐標系o-xyz，則基準站接收機位置R坐標為R＝(0,0,0)，給偽衛星用編號i來表示，i為1到n，n≥4，并精確測量每一顆偽衛星的位置，記其坐標為上標“i”為偽衛星編號，下標“s”代表偽衛星；

(2)利用單點定位算法，計算得到用戶接收機的粗略位置M，記其坐標為M＝(x_u,f,y_u,f,z_u,f)，下標“u，f”代表用戶接收機粗略坐標；

(3)計算基準站接收機位置R到用戶接收機粗略位置M的向量稱向量為粗略基線，下標“f”表示粗略的意思；

(4)假設用戶接收機的精確位置為U，坐標為U＝(x_u,y_u,z_u)，下標“u”代表用戶接收機，計算用戶接收機粗略位置M到用戶接收機精確位置U的向量

(5)計算用戶接收機和基準站接收機對編號為i的偽衛星的載波相位單插測量值：

式(1)中，λ＝0.19米，c＝3×10⁸米；表示用戶接收機和基準站接收機對編號為i的偽衛星的載波相位單差測量值，上標“i”表示偽衛星的編號；為用戶接收機到編號為i的偽衛星的幾何距離；為用戶接收機粗略位置M到編號為i的偽衛星的幾何距離，且為基準站接收機到編號為i的偽衛星的幾何距離，且δt_R為基準站接收機鐘差，為未知數；δt_U為用戶接收機鐘差，為未知數；為單差周整模糊度；

(6)將在用戶接收機粗略位置M處進行泰勒展開，取一次項得：

因此有其中，向量是編號為i的偽衛星到用戶接收機粗略位 置M的單位向量

(7)用戶接收機和基準站接收機對所有偽衛星的載波相位單差測量值，用矩陣表示得：

由式(3)可以得到載波相位雙差方程組：

其中，為編號為i的偽衛星的載波相位單差測量值，i＝1，2，…，n，為編號為j的偽衛星相對于編號為1的偽衛星的載波相位雙差測量值，j＝2，3，…，n，和的值可由基準站接收機和用戶接收機直接測量得到，為已知數；為編號為j的偽衛星相對于編號為1的偽衛星的單位向量，為編號為j的偽衛星相對于編號為1的偽衛星的雙差周整模糊度，上標“j1”均表示參數是編號為“j”的偽衛星相對于編號為“1”的偽衛星；

(8)用戶接收機和基準站接收機對所有偽衛星的偽距雙差測量值，用矩陣表示為：

式(5)中，為偽距雙差測量值，的值可由基準站接收機和用戶接收機直接測量得到，為已知數；

(9)將式(4)和式(5)聯立，得：

式(6)中，0_n-1,n-1表示(n-1)×(n-1)的零矩陣，E_n-1,n-1表示(n-1)×(n-1)的單位矩陣，上標“T”表示向量的轉置；

(10)令計算精確基線的浮點解以及雙差整周的浮點解得：

式(7)中，上標“T”代表矩陣的轉置矩陣，上標“-1”代表矩陣的逆矩陣；

計算雙差整周的協方差矩陣Q＝(H_p,f^T·H_p,f)^-1，令經計算其中Q矩陣是一個(n+2)×(n+2)的已知矩陣，Q_p,3×3、Q_p,3×(n-1)、Q_p,(n-1)×3以及Q_{p,(n-1)×(n-1)}分別為Q矩陣相應的分塊矩陣；

(11)由步驟(10)得到雙差整周的浮點解以及雙差整周的協方差矩陣Q后，使用LAMBDA算法計算解得雙差整周的精確解

(12)計算精確基線的實際值：

(13)計算實際基線

(14)計算得出用戶實際位置U：

U為用戶最終的實際位置坐標，即定位結果。