[發(fā)明專利]一種室內(nèi)偽衛(wèi)星差分相對定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510021103.0
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN104502943B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洋洋;廉保旺;趙宏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01S19/51
• 分類號: G01S19/51;G01S19/41
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心61204
• 代理人: 顧潮琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星定位領(lǐng)域，尤其是室內(nèi)偽衛(wèi)星的定位。

背景技術(shù)

隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展，人們對室內(nèi)定位的需求越來越多，對室內(nèi)定位的精度要求也越來越高。然而，由于其環(huán)境的復(fù)雜性導(dǎo)致很少甚至沒有GNSS信號可以直接進(jìn)入到室內(nèi)。偽衛(wèi)星的使用可以為室內(nèi)環(huán)境提供有效的GNSS衛(wèi)星信號，使室內(nèi)高精度定位成為了可能。在室內(nèi)定位過程中，沒有電離層延時(shí)和對流層延時(shí)對定位精度的影響，但是由于室內(nèi)偽衛(wèi)星相對于用戶接收機(jī)的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于室外衛(wèi)星相對于用戶接收機(jī)的距離，因此偽衛(wèi)星的鐘差以及用戶接收機(jī)的鐘差會給定位精度帶來非常大的誤差，導(dǎo)致室內(nèi)偽衛(wèi)星定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的正常需求。室外傳統(tǒng)的差分相對定位方法可以減小衛(wèi)星鐘差以及用戶接收機(jī)鐘差對定位精度的影響，但是由于室內(nèi)環(huán)境的特殊性，傳統(tǒng)的差分相對定位方法不能在室內(nèi)應(yīng)用。因此，一種新的適用于室內(nèi)偽衛(wèi)星差分相對定位方法亟待提出。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高室內(nèi)偽衛(wèi)星的定位精度，本發(fā)明提供了一種基于室內(nèi)偽衛(wèi)星的差分相對定位方法，通過該方法可以有效的消除偽衛(wèi)星和用戶接收機(jī)的鐘差，從而提高室內(nèi)定位的精度。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案的步驟是：

(1)以基準(zhǔn)站接收機(jī)為坐標(biāo)原點(diǎn)在世界坐標(biāo)系O-XYZ中建立本地坐標(biāo)系o-xyz，則基準(zhǔn)站接收機(jī)位置R坐標(biāo)為R＝(0,0,0)，給偽衛(wèi)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(wèi)星的位置，記其坐標(biāo)為上標(biāo)“i”為偽衛(wèi)星編號，下標(biāo)“s”代表偽衛(wèi)星；

(2)利用單點(diǎn)定位算法，計(jì)算得到用戶接收機(jī)的粗略位置M，記其坐標(biāo)為M＝(x_u,f,y_u,f,z_u,f)，下標(biāo)“u，f”代表用戶接收機(jī)粗略坐標(biāo)；

(3)計(jì)算基準(zhǔn)站接收機(jī)位置R到用戶接收機(jī)粗略位置M的向量稱向量為粗略基線，下標(biāo)“f”表示粗略的意思；

(4)假設(shè)用戶接收機(jī)的精確位置為U，坐標(biāo)為U＝(x_u,y_u,z_u)，下標(biāo)“u”代表用戶接收機(jī)，計(jì)算用戶接收機(jī)粗略位置M到用戶接收機(jī)精確位置U的向量

(5)計(jì)算用戶接收機(jī)和基準(zhǔn)站接收機(jī)對編號為i的偽衛(wèi)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(jī)和基準(zhǔn)站接收機(jī)對編號為i的偽衛(wèi)星的載波相位單差測量值，上標(biāo)“i”表示偽衛(wèi)星的編號；為用戶接收機(jī)到編號為i的偽衛(wèi)星的幾何距離；為用戶接收機(jī)粗略位置M到編號為i的偽衛(wèi)星的幾何距離，且為基準(zhǔn)站接收機(jī)到編號為i的偽衛(wèi)星的幾何距離，且δt_R為基準(zhǔn)站接收機(jī)鐘差，為未知數(shù)；δt_U為用戶接收機(jī)鐘差，為未知數(shù)；為單差周整模糊度；

(6)將在用戶接收機(jī)粗略位置M處進(jìn)行泰勒展開，取一次項(xiàng)得：

因此有其中，向量是編號為i的偽衛(wèi)星到用戶接收機(jī)粗略位置M的單位向量

(7)用戶接收機(jī)和基準(zhǔn)站接收機(jī)對所有偽衛(wèi)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(wèi)星的載波相位單差測量值，i＝1，2，…，n，為編號為j的偽衛(wèi)星相對于編號為1的偽衛(wèi)星的載波相位雙差測量值，j＝2，3，…，n，和的值可由基準(zhǔn)站接收機(jī)和用戶接收機(jī)直接測量得到，為已知數(shù)；為編號為j的偽衛(wèi)星相對于編號為1的偽衛(wèi)星的單位向量，為編號為j的偽衛(wèi)星相對于編號為1的偽衛(wèi)星的雙差周整模糊度，上標(biāo)“j1”均表示參數(shù)是編號為“j”的偽衛(wèi)星相對于編號為“1”的偽衛(wèi)星；

(8)用戶接收機(jī)和基準(zhǔn)站接收機(jī)對所有偽衛(wèi)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(zhǔn)站接收機(jī)和用戶接收機(jī)直接測量得到，為已知數(shù)；

(9)將式(4)和式(5)聯(lián)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(biāo)“T”表示向量的轉(zhuǎn)置；

(10)令計(jì)算精確基線的浮點(diǎn)解以及雙差整周的 浮點(diǎn)解得：

式(7)中，上標(biāo)“T”代表矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣，上標(biāo)“-1”代表矩陣的逆矩陣；