[發明專利]一種自適應衛星導航多模式相對定位方法

在審

• 申請號: 201711469167.2
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108345018A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 原彬;王曉旺;蘇翠萍;林毅;蔣軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十研究所
• 主分類號: G01S19/44
• 分類號: G01S19/44
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

本發明提供了一種自適應衛星導航多模式相對定位方法，按照距離段將相對定位分為偽距差分、載波相位平滑碼偽距差分和載波相位差分模式。根據三種定位模式自身的精度水平以及不同引導階段的距離要求，將偽距差分定位模式作用距離劃分為40km～20km，載波相位平滑碼偽距差分定位模式作用距離劃分為20～5km，載波相位差分定位模式作用距離劃分為5～0km，在切換時對兩種不同模式的定位結果進行平滑濾波處理，保證定位結果的穩定性。本發明不但減輕了算法運算壓力，而且能夠提升整個引導過程中相對定位結果的穩定性，具有較高的工程應用價值。

技術領域

本發明屬于衛星導航領域，是衛星導航相對定位系統中一種自適應多模式相對定位方法。

背景技術

衛星導航相對定位系統是一種基于衛星導航差分相對定位技術原理的系統，可用于精密著艦、飛船交會對接、空中自主加油等應用中，能夠為這些應用提供用以引導的相對位置信息。

衛星導航相對定位系統按照技術分類可分為偽距差分、載波相位平滑偽距差分、載波相位差分技術。在三種相對定位技術中，偽距差分簡單可靠，無需載波相位測量信息，不需求解整周模糊度，不受周跳的影響，精度稍低；載波相位平滑偽距差分不需求解整周模糊度，但是受周跳的影響，精度中等；載波相位差分需求解整周模糊度，運算復雜，其求解不穩定易受周跳的影響，但精度最高。

對于精密著艦、飛船交會對接、空中自主加油等應用，引導過程中的不同距離段對相對定位精度有著不同的要求，距離越近精度要求越高。因此，如果在引導全過程中選擇偽距差分模式進行相對引導，由于其相對定位精度不高，在引導最后階段不能夠滿足相對引導要求；如果選擇載波相位差分模式進行相對引導，雖然相對定位精度最高，但增加了運算復雜性且全過程中定位求解不穩定。

目前，針對精密著艦、飛船交會對接、空中自主加油等應用所提出的相對定位精度指標僅為最后引導階段的最高精度指標要求，對于從遠距離引導到近距離的引導全過程中使用的定位模式沒有統一的要求。因此，需要在滿足相對定位精度要求的同時，根據距離遠近合理選擇相對定位模式。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種自適應衛星導航多模式相對定位方法，根據引導距離的遠近合理的選擇相對定位方式，能夠在滿足相對定位精度要求的條件下，有效提升定位穩定性，減輕算法運算壓力。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

步驟一，進行偽距差分相對定位，將基準站的偽距觀測信息發給移動站，然后建立雙差偽距觀測方程，通過最小二乘求得基準站與移動站的基線矢量；

步驟二，偽距差分與載波相位平滑偽距差分相對定位間切換，在模式切換前進行設定時長的濾波處理，在切換過程中以濾波處理后的定位結果作為相對定位結果值；

步驟三，進行載波平滑碼偽距差分相對定位，依據前一時刻偽距雙差平滑值，以及前一時刻和當前時刻的載波相位雙差值，預估當前時刻偽距雙差值；然后，由當前時刻偽距雙差觀測值和預估值，計算得到當前時刻偽距雙差平滑值；最后，利用當前時刻偽距雙差平滑值求解當前時刻動態站位置；

步驟四，載波平滑碼偽距差分與載波相位差分相對定位間切換，在模式切換前進行設定時長的濾波處理，在切換過程中以濾波處理后的定位結果作為相對定位結果值；

步驟五，進行載波相位差分相對定位，基準站測量所有可見衛星的載波相位，并通過通信數據鏈實時將觀測的載波相位發送給移動站；移動站同時測量可見衛星的載波相位，選定某一顆衛星作為參考衛星，并對同一顆衛星、相同觀測歷元的載波相位觀測值進行站間星間求差，得到載波相位雙差觀測值；利用載波相位雙差觀測方程求得精密相對定位結果。

本發明的有益效果是：根據引導距離的遠近選擇差分定位方式，在為整個引導過程提供連續、滿足精度要求的相對定位信息的同時，不但減輕了算法運算壓力，而且能夠提升整個引導過程中相對定位結果的穩定性，具有較高的工程應用價值。