[發(fā)明專利]一種GNSS接收機(jī)自適應(yīng)的卡爾曼濾波定位解算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910233530.3
• 申請(qǐng)日: 2019-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN110109162A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱盈娜;湯加躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安開陽微電子有限公司
• 主分類號(hào): G01S19/42
• 分類號(hào): G01S19/42
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.一種GNSS接收機(jī)自適應(yīng)的卡爾曼濾波定位解算方法，其特征在于，包括以下步驟；

S1、建立基于GNSS定位系統(tǒng)的接收機(jī)狀態(tài)方程，設(shè)定狀態(tài)方程的狀態(tài)變量X；

X＝[x，y，z，vx，vy，vz，δf_u，δt_u]

其中，x，y，z表示接收機(jī)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)的位置信息；vx，vy，vz分別表示接收機(jī)對(duì)應(yīng)坐標(biāo)的速度信息；δf_u表示接收機(jī)的鐘差漂移頻率；δt_u表示接收機(jī)的鐘差；

S2、建立描述載體接收機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的系統(tǒng)模型，系統(tǒng)模型表達(dá)式如下；

x_k＝Ax_k-1+q_k

其中，A表示狀態(tài)變量的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，q_k表示過程噪聲向量的均值；

S3、建立基于GNSS定位系統(tǒng)的接收機(jī)的測(cè)量方程y⁽ⁿ⁾；

ρ⁽ⁿ⁾表示某一觀測(cè)時(shí)刻接收機(jī)到第n顆衛(wèi)星的偽距，公式如下；

其中，n＝1，2....N是參與定位的衛(wèi)星編號(hào)；r^(n）表示接收機(jī)到衛(wèi)星n的幾何距離；δt_u表示接收機(jī)鐘差；δt⁽ⁿ⁾表示衛(wèi)星鐘差；Iono⁽ⁿ⁾表示對(duì)應(yīng)衛(wèi)星電離層延遲；T⁽ⁿ⁾表示對(duì)應(yīng)衛(wèi)星對(duì)流層延遲；表示偽距測(cè)量噪聲量；

表示偽距變化率，λ為GNSS定位系統(tǒng)載波頻率對(duì)應(yīng)的波長；為接收機(jī)的多普勒頻移測(cè)量值；

I⁽ⁿ⁾表示第n顆衛(wèi)星在接收機(jī)處的單位觀測(cè)矢量；

V為表示接收機(jī)速度；δf_u為接收機(jī)時(shí)鐘頻漂；V⁽ⁿ⁾為第n顆衛(wèi)星的速度；δf⁽ⁿ⁾為第n顆衛(wèi)星的時(shí)鐘頻漂；為偽距變化率測(cè)量噪聲量；

S4、對(duì)步驟S3的測(cè)量方程y⁽ⁿ⁾進(jìn)行求解，得到起始0時(shí)刻的初始濾波值，初始濾波值包括最優(yōu)估計(jì)值X₀，以及起始0時(shí)刻的后驗(yàn)估計(jì)誤差協(xié)方差矩陣P₀；

S5、根據(jù)步驟S4得到的0時(shí)刻的初始濾波值對(duì)步驟2的系統(tǒng)模型進(jìn)行自適應(yīng)濾波，得到第k個(gè)歷元時(shí)的先驗(yàn)估計(jì)值和先驗(yàn)估計(jì)誤差協(xié)方差矩陣

其中，表示第k個(gè)歷元時(shí)刻過程噪聲向量w_k的均值的估計(jì)值，表示第k個(gè)歷元時(shí)刻過程噪聲協(xié)方差矩陣的估計(jì)值，并對(duì)和進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，A表示狀態(tài)變量的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；

S6、對(duì)步驟5得到的先驗(yàn)估計(jì)值和先驗(yàn)估計(jì)誤差協(xié)方差矩陣進(jìn)行計(jì)算，得到第k歷元時(shí)的測(cè)量關(guān)系矩陣C_k、增益矩陣K_k的最優(yōu)值以及新息序列e_k；

其中，表示第k個(gè)歷元時(shí)刻測(cè)量噪聲協(xié)方差矩陣的估計(jì)值，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)更新；C_k^T為C_k的轉(zhuǎn)置矩陣；

測(cè)量噪聲協(xié)方差矩陣的起始值設(shè)定為：

測(cè)量噪聲協(xié)方差矩陣更新公式如下；

其中，e_j為第j個(gè)歷元的新息序列；

其中，y_k為第k個(gè)歷元的系統(tǒng)觀測(cè)量；為測(cè)量噪聲向量v_k的均值，并對(duì)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新；

測(cè)量噪聲協(xié)方差矩陣的初始值為理論測(cè)量噪聲向量v_k的均值，測(cè)量噪聲協(xié)方差矩陣更新的方法如下公式；

S7、根據(jù)步驟6得到的測(cè)量關(guān)系矩陣C_k、增益矩陣K_k的最優(yōu)值以及新息序列e_k進(jìn)行計(jì)算，得到第k個(gè)歷元時(shí)的最優(yōu)估計(jì)值X_k和后驗(yàn)估計(jì)誤差協(xié)方差矩陣作為第k+1個(gè)歷元時(shí)的濾波器初始輸入值；