[發明專利]一種動態精密單點定位的抗差自適應分步濾波方法

有效

• 申請號: 201911401709.1
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111045048B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 趙龍;張且且
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

本發明公開一種動態精密單點定位抗差自適應分步濾波方法，包括：構建動態精密單點定位觀測方程和狀態方程，并對狀態參數進行分類；利用分類因子抗差自適應濾波對所述狀態參數進行兩階段濾波更新。該方法基于分類因子抗差自適應濾波對狀態參數進行兩階段濾波更新，首先，在第一階段濾波時對運動模型異常進行隔離，濾波器僅對觀測異常進行檢測，并對含有粗差的觀測量進行抗差處理；然后，在獲得第一階段濾波參數的基礎上對運動模型異常進行診斷和自適應處理。通過兩階段濾波實現了對觀測粗差和運動模型異常進行準確識別和分離，提高了動態精密單點定位濾波方法抵抗觀測粗差和運動異常擾動對定位結果的影響，提高了定位結果的可靠性和穩定性。

技術領域

本發明涉及衛星精密導航定位及自適應濾波領域，特別涉及一種動態精密單點定位的抗差自適應分步濾波方法。

背景技術

在衛星導航定位系統中，常采用Kalman濾波實現參數最優估計，而濾波器性能受隨機模型和函數模型精度的影響。當由經驗隨機模型描述的噪聲水平與真實噪聲水平相差較大時，會導致濾波結果不穩定，甚至出現發散。特別是當觀測量中含有粗差時，會導致定位結果出現較大的偏差并對后續一段時間內的定位結果產生影響，甚至導致定位結果發散。函數模型是用來描述觀測量與未知狀態參數之間的函數關系，包括狀態模型和觀測模型。

在動態導航定位系統中，運動載體機動性明顯，構建精確的運動模型是十分困難的。當運動模型與載體實際的運動狀態嚴重不符實時，將會導致較大的模型誤差表現為模型異常，從而對定位結果產生不利影響。雖然抗差自適應濾波可以抵抗觀測粗差和運動模型誤差對定位結果的影響，但是對觀測粗差和運動模型異常進行檢測和處理時，二者存在耦合。當觀測量和預測狀態信息均含有異常時，如果不能正確的分離觀測異常和預測狀態信息異常對濾波結果的影響，可能會導致對異常信息的誤判，使得參數估值收斂不到正確的極值點。因此，在精密單點定位的實際應用中，抗差自適應濾波需要解決正確識別和分離觀測粗差和運動異常擾動對定位結果的影響。

發明內容

本發明提供了一種動態精密單點定位的抗差自適應分步濾波方法，以解決常規抗差自適應濾波方法在動態精密單點定位應用中存在難以準確識別和分離觀測粗差、運動異常擾動對定位結果影響的問題，從而進一步提高濾波算法的魯棒性，改善精密單點定位結果的可靠性和穩定性。

本發明提供了一種動態精密單點定位的抗差自適應分步濾波方法，該方法包括以下步驟：

S1：構建動態精密單點定位觀測方程和狀態方程，并對狀態參數進行分類；

S2：利用分類因子抗差自適應濾波對所述狀態參數進行兩階段濾波更新。

進一步地，所述步驟S1，包括：

對動態精密單點定位系統，采用常加速運動模型和無電離層組合觀測模型，構建觀測方程和狀態方程，其狀態參數向量取為：

(1)式中，(x,y,z)為接收機的三維位置坐標向量；(v_x,v_y,v_z)為接收機三維速度向量；(a_x,a_y,a_z)為接收機三維加速度向量；b_clk為接收機鐘差；Z_wet為對流層濕分量延遲；B_IF為無電離層組合載波相位模糊度；

將狀態參數分為兩類，第一類狀態參數為函數模型不確定的狀態參數，包括位置、速度、加速度、鐘差和發生周跳時的模糊度參數；第二類狀態參數為函數模型確定已知的狀態參數，包括對流層延遲和未發生周跳的模糊度參數；狀態參數向量x分類為：

(2)式中，x₁和x₂分別對應第一類狀態參數、第二類狀態參數。