[發明專利]一種INS增強GNSS的高精度動態定位檢定基準

有效

• 申請號: 201810558674.1
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108802770B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 潘樹國;趙鵬飛;葉飛;林學勇;曹相;張杰;王慶
• 申請（專利權）人: 東南大學;南京市計量監督檢測院
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

本發明公開了一種INS增強GNSS的高精度動態定位檢定基準：首先，將多頻GNSS載波（超）寬巷觀測值與INS導航數據推算的觀測值進行組合，建立多星座多頻GNSS/INS融合定位模型；其次，采用衛星高度角決定模糊度優先固定次序并引入模糊度部分固定策略，以避免低高度角衛星模糊度固定錯誤的影響；然后，利用前向CKF濾波和后向RTS平滑進行迭代求取最終估計值，建立基于多源定位信息融合的周跳探測與修復及自適應抗差模型；最后，采用傅立葉或小波分析去除低頻載體運動誤差，從信號層面區分基準系統隨機誤差，追溯分誤差產生的源頭，標定測量誤差，本發明更加客觀地揭示GNSS動態定位誤差產生機理與演變規律，對于GNSS相關檢定標準建立具有重要的理論指導意義。

技術領域

本發明屬于計量檢定技術領域，具體涉及一種INS增強GNSS的高精度動態定位檢定基準。

背景技術

相對于靜態場景，GNSS動態定位的瞬時性和空間變化特征顯著，定位誤差內部產生機制與外部環境影響更加復雜，如何有效評價動態條件下的GNSS定位性能一直是國際上研究的難點和熱點問題。早在GPS系統開發期間，相關機構就開始了GNSS動態定位檢定方法的研究，先后發展了幾何軌跡檢測、雙天線檢測和非衛星定位輔助檢測等方法。但由于更高精度且不間斷參考基準的缺失，目前主要通過野外基線場事后靜態基線解算的方法進行評價。這種以“靜”檢“動”的評估方法難以客觀反映環境因素(如多徑)、載體運動特征對高精度定位性能的影響，如何在真實動態條件下評估高精度GNSS定位性能成為動態檢定的新需求。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種INS增強GNSS的高精度動態定位檢定基準，解決了高精度GNSS動態定位性能難以檢測的技術難題，發展真實路測環境下的高精度GNSS動態定位檢定理論與方法。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種INS增強GNSS的高精度動態定位檢定基準，包括以下步驟：

(1)精確安裝GNSS天線、精確測量桿臂值以及慣導對準后，將安裝角誤差及桿臂誤差加入狀態量，在載體大角度運動時，通過擴展卡爾曼濾波估計標定安裝誤差和桿臂靜態誤差，采用靜態誤差均值白噪聲補償桿臂動態誤差；

(2)在精確安裝、測量以及對準后，多頻GNSS載波超寬巷、寬巷觀測值與INS導航數據推算的觀測值進行組合，建立多星座多頻GNSS/INS融合定位模型，采用衛星高度角決定模糊度優先固定次序并引入模糊度部分固定策略，獲取單歷元解算的模糊度固定結果；

(3)在模糊度固定后，針對動態組合定位中的強非線性問題，利用前向CKF濾波和后向RTS平滑進行迭代求取最終估計值構建基于高斯-牛頓思想的迭代濾波模型；

(4)在完成基準設備搭建后，基于固定軌道比對測試得到基準系統總誤差，采用傅立葉或小波分析去除低頻載體運動誤差，從信號層面區分基準系統隨機誤差，追溯分誤差產生的源頭，標定測量誤差。

本發明是在確保參考基準和待檢設備接收到同等質量且時空一致的GNSS觀測信號的基礎上，充分發揮多星座多頻GNSS觀測冗余數據，同時利用INS自主性強、不受環境干擾等的特性，構建多頻GNSS定位為主、INS增強輔助的新型GNSS/INS緊組合定位新模式，進而通過與CORS站數據聯合解算，形成一套INS增強GNSS的動態連續定位高精度檢定基準。

多星座多頻GNSS/INS融合定位模型采用幾何無關的TCAR或CIR方法可靠地求解超寬巷和寬巷模糊度，并根據根據誤差傳播定律對模糊度取整失敗率進行控制。

在可靠解得三頻的兩個超寬巷和寬巷模糊度之后，將其作為已知的整數值帶入對應的觀測方程，以提供約束進而增強多星座多頻GNSS/INS融合定位模型模型強度，并在窄巷模糊度解算過程中引入INS信息進而約束模糊度搜索空間，提高模糊度解算效率。