[發明專利]一種利用GNSS單星信號的導航定位方法

有效

• 申請號: 201611141011.7
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106842256B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 雷文英;邊朗;郝博;吳國春;蒙艷松
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37;G01S19/42
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種利用GNSS單星信號的導航定位方法，其特征在于包括以下步驟：

1)選擇頻率穩定度優于預設指標的時鐘進行數據采集，得到不同時刻單顆GNSS導航衛星的位置和偽距；令Ω_x,y,z和Ω_ρ分別為t₁到t_N時刻內能觀測到GNSS導航衛星的坐標集合和偽距集合，按式(1)和式(2)分別記錄t_i,i＝1,2,...N時刻所有可見的GNSS導航衛星的位置和偽距；所述預設指標為：阿倫標準差在1s優于2.42×10^-11，100s優于1.24×10^-11，1000s優于2.93×10^-12；

式中分別是第一、第二、第三顆衛星時分可見時的地心地固坐標位置；分別是測量獲得的第一、第二、第三顆衛星時分可見時經過電離層和對流層誤差修正后的偽距，當t_i時刻的衛星j不可見時

在t_i時刻，衛星j在地心地固坐標系下的坐標為x⁽ⁱ⁾＝(x⁽ⁱ⁾,y⁽ⁱ⁾,z⁽ⁱ⁾)^T，接收機鐘差δt_u，接收機的真實位置(u_x,u_y,u_z)^T以及經過電離層和對流層誤差修正后的偽距之間的關系如式(3)所示

其中c為光速；

2)對單顆GNSS導航衛星的位置和偽距進行下采樣，得到下采樣后的衛星位置和偽距；

3)選取合適的MEO衛星或IGSO衛星的觀測數據長度

對于MEO或IGSO衛星，令定位結果優于100m，其數據觀測時間長度大于48分鐘；

4)設置接收機定位迭代求解初值

設置接收機初始位置位于u₀＝(0,0,0,0)^T，其中u₀的前三個分量表示接收機的位置，第四個分量為接收機鐘差；

5)迭代求解獲得接收機三維位置

51)設置迭代收斂閾值ε以及單次迭代需要的數據長度n

迭代收斂閾值ε設置為不大于1的正值，下采樣后的數據長度B按計算獲得，其中SOW₁為數據采集起始時刻的周內秒，SOW₂為數據采集結束時刻的周內秒，表示向下取整；

52)設置最大迭代次數Q_max、初始迭代次數q以及初始接收機位置更新值的二范數||Δu||₂；

53)設置Huber閾值η為η∈[80,150]；

54)判斷迭代的收斂性

當||Δu||₂≤ε或q>Q_max時終止迭代，并跳轉到步驟6)，否則繼續執行步驟55)；

55)求解Huber估計模型下接收機位置的更新值

將下采樣后的n個偽距觀測數據排列成n×1的列向量接收機位置估計值u分別到下采樣后n個衛星坐標的距離為將l₁到l_n排列為n×1列向量l；定義n×4的矩陣A為

其中u_x、u_y、u_z為u的三個坐標分量，為的三個坐標分量，k＝1,...,n；

求解優化問題(4)的最優解Δu，式(4)中φ(ζ)是Huber罰函數，其具體表達式由(5)給出，式(5)中ζ表示自變量；

式中表示的第k行；

56)更新接收機位置估計值u_q＝u_q-1+Δu；

57)更新q的值q＝q+1并轉到步驟54)；

6)輸出接收機定位結果；

將步驟5)中迭代收斂后的輸出結果u_q作為最終的地心地固坐標系下的定位結果或將輸出結果u_q轉換為經度、緯度、高度坐標系下的坐標。