[發(fā)明專利]一種低成本GNSS氣壓計(jì)組合RTK定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710027621.2
• 申請(qǐng)日: 2017-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN106772494A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于興旺;洪昌萍;萬宇;盧艷娥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院;重慶交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/41
• 分類號(hào): G01S19/41;G01S19/43
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于全球衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種低成本GNSS氣壓計(jì)組合RTK(Real-time kinematic，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分)定位方法。

背景技術(shù)

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)是我國自主建設(shè)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠?yàn)榈厍虮砻婧徒乜臻g的廣大用戶提供全天時(shí)、全天候、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)，已廣泛應(yīng)用于國防、海陸空交通運(yùn)輸、測(cè)繪、移動(dòng)通信、電力、電子金融、精細(xì)農(nóng)業(yè)和減災(zāi)救災(zāi)等領(lǐng)域，是拓展人類活動(dòng)和促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的重要空間基礎(chǔ)設(shè)施。

GNSS精密RTK定位技術(shù)是全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供精密位置服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前已廣泛應(yīng)用于駕考、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、無人機(jī)、測(cè)繪等領(lǐng)域。它利用實(shí)時(shí)接收的載波相位和偽距數(shù)據(jù)以及參考站觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行差分解算，并估計(jì)載波相位的整周模糊度，可以實(shí)時(shí)獲得高精度的定位結(jié)果，極大的提高了作業(yè)效率，降低作業(yè)成本。但是基于目前的GNSS精密RTK產(chǎn)品一般基于采用雙頻方案，其硬件成本相對(duì)較高，從而限制了其應(yīng)用范圍以及產(chǎn)業(yè)化推廣。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種低成本GNSS氣壓計(jì)組合RTK定位方法，該方法基于低成本單頻衛(wèi)星導(dǎo)航模塊以及氣壓計(jì)模塊，結(jié)合基準(zhǔn)站觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)解算載體的位置信息。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種低成本GNSS氣壓計(jì)組合RTK定位方法，該方法包括以下步驟：

S1：周跳探測(cè)；

S2：形成雙差觀測(cè)方程；

S3：Kalman濾波估計(jì)；

S4：氣壓計(jì)約束模糊度解算。

進(jìn)一步，采用載波相位觀測(cè)值進(jìn)行解算時(shí)，由于天線周圍環(huán)境影響，載波相位觀測(cè)值不可避免的存在周跳現(xiàn)象，為了獲得可靠的解算結(jié)果，需要實(shí)時(shí)的探測(cè)周跳，在步驟S1中，采用多普勒周跳探測(cè)方法，形成單差觀測(cè)值探測(cè)周跳：

由于觀測(cè)時(shí)間間隔較短，衛(wèi)星變化不大，此方法可以有效探測(cè)到2周周跳；

δ為域值，設(shè)置為1.8，如果超過該域值，則認(rèn)為有周跳發(fā)生，即重新初始化該模糊度參數(shù)。

進(jìn)一步，在步驟S2中，接收的基準(zhǔn)站(A)觀測(cè)數(shù)據(jù)分別與載體模塊(B)接收數(shù)據(jù)形成雙差觀測(cè)方程為：

式中,為A、B接收機(jī)的雙差偽距觀測(cè)值，表示以米為單位的A、B接收機(jī)的雙差載波相位觀測(cè)值，為A、B接收機(jī)到衛(wèi)星的雙差距離，λ_g為載波波長(zhǎng)，為第一頻段載波的A、B接收機(jī)雙差電離層延遲，為A、B接收機(jī)雙差對(duì)流層延遲，為載波的雙差整周模糊度值，表示雙差偽距的觀測(cè)噪聲，表示雙差載波相位的觀測(cè)噪聲。

進(jìn)一步，在步驟S3中，采用Kalman濾波估計(jì)對(duì)應(yīng)的待估參數(shù)，其過程為：

Q_k/k＝(E-K_kA_k)H_kQ_k (5)

式中y_k為偽距與載波相位觀測(cè)值，A_k為觀測(cè)值的系數(shù)矩陣，為k-1歷元的狀態(tài)向量，為預(yù)測(cè)的狀態(tài)向量，為當(dāng)前k歷元的狀態(tài)向量，K_k為增益矩陣；

進(jìn)一步，在步驟S4中，采用序貫最小二乘技術(shù)，計(jì)算模糊度浮點(diǎn)解及其方差協(xié)方差陣此時(shí)采用約束LAMBDA方法解算模糊度，獲得模糊度的固定解：

式中z為整數(shù)模糊度候選矢量，為最優(yōu)n組模糊度解算結(jié)果；

對(duì)于每組模糊度值，更新基線向量：

式中為基線向量與模糊度的協(xié)方差，為浮點(diǎn)解基線向量，為固定解基線向量；

由于氣壓相對(duì)高度已知，此時(shí)利用已知的氣壓相對(duì)高度約束選取對(duì)應(yīng)的模糊度整數(shù)解：

式中u為已知的氣壓相對(duì)高度，δ_u為誤差范圍，為固定解的氣壓相對(duì)高度。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所提供的一種低成本GNSS氣壓計(jì)組合RTK定位方法，可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的GNSS RTK定位。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明：

圖1為本發(fā)明所述方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

圖1為本發(fā)明所述方法流程圖，如圖所示，本發(fā)明提供的一種低成本GNSS氣壓計(jì)組合RTK定位方法具體包括以下步驟：

步驟一：衛(wèi)星導(dǎo)航模塊與氣壓計(jì)實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)：