[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

本發明公開了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，包括以下步驟：步驟1：數據預處理，導入衛星星歷、當前歷云的偽距觀測值和相位觀測值；步驟2：建立雙差偽距和載波相位觀測方程，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偏差，解算法方程；更新粒子濾波權，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，實時追蹤或精密估計相位頻間偏差率的數值；待濾波收斂后，通過相位頻間偏差率的數值做相位頻間偏差改正，并固定整周模糊度，實現精密估計；本發明可高效的實現頻間偏差的實時追蹤和接收機類型無差別的GLONASS精密定位。

技術領域

本發明涉及衛星定位系統和定位測量技術領域，具體涉及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。

背景技術

GLONASS是由俄羅斯組建的全球導航衛星系統，目前兩個頻帶采用了頻分多址技術，接收機接收的不同衛星具有不同的頻率；因為頻率的不同導致在接收機端存在不同的相位延遲，即接收機端的頻間偏差(inter-frequency bias，IFB)；相同品牌和類型的接收機會有相似的IFB，在組成的接收機間差分觀測值可以忽略IFB；但是當不同類型的接收機組成接收機間差分觀測值時，IFB可能不為零并殘留在觀測值中；殘留的IFB誤差嚴重影響GLONASS相位觀測值的整周特性，從而使GLONASS的模糊度不能固定，也就不能快速獲取GLONASS的固定解；GLONASS相位頻間偏差與頻率號存在比例關系，在雙差觀測方程求解中，只要這個比例關系的頻間偏差率(IFB rate)已知，即可改正雙差觀測方程。傳統的處理方法主要包括后處理法、引入假設偏差值法；前者首先精確解算整周模糊度再反推誤差值，在偏差對整周模糊度解算很重要時，會因為不能成功固定整周模糊度而失??；后者假設的偏差值離真值較遠時會起相反的作用，影響偏差估計中的模糊度固定。

發明內容

本發明提供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。

本發明采用的技術方案是：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，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偏差，解算法方程；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方程或法方程中改正相位頻間偏差，并固定整周模糊度，實現精密定位。

進一步的，所述步驟3具體過程如下：

(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