[發明專利]基于粒子濾波的GLONASS相位頻間偏差實時追蹤和精密估計方法

有效

• 申請號: 201710790102.1
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107678050B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 田玉淼;葛茂榮;熊劍飛;魏金占;曹文海
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01S19/43
• 分類號: G01S19/43
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 王沙沙

1.一種基于粒子濾波的GLONASS相位頻間偏差實時追蹤和精密估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：對衛星導航數據進行預處理，導入衛星星歷、當前歷元偽距觀測值和當前歷元相位觀測值；

步驟2：建立GLONASS系統雙差偽距觀測方程和GLONASS系統雙差載波相位觀測方程，線性化后得到單歷元法方程或與之前歷元累加法方程；

步驟3：根據粒子值改正法方程中的相位頻間偏差，解算單歷元法方程或與之前歷元累加法方程；進行模糊度固定，輸出對應粒子的RATIO值；建立關于RATIO值的似然函數，用函數值進行粒子濾波權更新，根據帶權值的粒子值，計算相位頻間偏差率的數值及粒子均方根；

步驟4：重復步驟1-3，實時追蹤相位頻間偏差率的數值，實現實時追蹤；重復步驟1-3，待濾波收斂后，通過相位頻間偏差率的數值在觀測值或法方程中改正相位頻間偏差，固定整周模糊度，實現精密定位；

所述步驟3包括以下步驟：

(1)采樣產生初始粒子集對于第k個時刻，粒子集由上一時刻濾波結果生成；其中，x為粒子數值，w為粒子對應權值，N為粒子個數，i＝1,2，…N為粒子序號；

(2)根據粒子值改正步驟1中的觀測值方程和步驟2中的法方程中的相位偏差；解算單歷元法方程或與之前歷元累加法方程；通過LAMBDA法進行模糊度固定，并輸出對應粒子的RATIO值；

(3)建立關于RATIO值的似然函數，用函數值進行粒子濾波權更新，并標準化粒子權值，作為新的粒子權值；

(4)根據下式計算粒子的期望值作為相位偏差的估值

根據下式計算粒子的方差

(5)判斷粒子濾波是否收斂，實時追蹤時，判斷均方根是否小于設定閾值std_thd，若是則輸出相位偏差的估值和粒子的方差作為估值結果，之后進入步驟(7)，若否則直接進入步驟(7)；

(6)判斷粒子濾波是否收斂，精確估計時，判斷均方根是否小于設定閾值std2_thd，若是則輸出相位偏差的估值和粒子的方差作為估值結果，退出濾波，進入步驟4，若否則進入步驟(7)；

(7)根據更新的權值重新采樣，轉入步驟(8)；

(8)在精確估計時，判斷均方根是否小于設定閾值std1_thd，若是則對重采樣的粒子實施正則化，轉入步驟(10)，若否則轉入步驟(9)；在實時追蹤時，直接轉入步驟(9)；

(9)根據系統方程及系統噪聲，預計下一時刻粒子，對重采樣的粒子實施離散化：

式中：e為離散化時所加的隨機噪聲；

(10)根據系統方程及系統噪聲，推算下一歷元的粒子值，轉入步驟1。

2.根據權利要求1所述的一種基于粒子濾波的GLONASS相位頻間偏差實時追蹤和精密估計方法，其特征在于，所述步驟(3)粒子濾波權更新過程如下：

S1：建立似然函數與RATIO之間的函數關系：

式中：f(RATIO)是關于RATIO值的函數；

S2：根據建立的函數關系和第i個粒子對應的RATIO值RATIO_i計算對應粒子的似然函數值

S3：將似然函數值與對應粒子的權值相乘，獲得更新后的粒子權

S4：標準化粒子權值，即將每個粒子的權與所有粒子權之和的比值，作為新的粒子權值

3.根據權利要求1所述的一種基于粒子濾波的GLONASS相位頻間偏差實時追蹤和精密估計方法，其特征在于，所述步驟(7)中重新采樣過程如下：

S11：根據序號累加粒子權值，獲得各粒子的累積分布函數值集：

S12：計算所需粒子數N_k+1：

式中：n為單元方差對應的粒子個數，為最小粒子個數；

S13：生成均勻的或隨機的累積分布函數值：

S14：依次將粒子序號對應的累積分布函數值，和均勻或隨機的累積分布函數值進行對比；對于m＝1，i＝1，如則刪除第i個粒子，i＝i+1，否則復制第i個粒子到新的粒子集，m＝m+1；直到m＝N_k+1，得到新的粒子集為

S15：設置新的粒子集為等權：

得到新的粒子集及權值。