[發(fā)明專利]一種GNSS/5G緊組合融合定位方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010030342.3
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111060945B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高成發(fā);張瑞成;趙慶;朋子涵
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01S19/46
• 分類號: G01S19/46;G04R20/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

1.一種GNSS/5G緊組合融合定位方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)利用GNSS對5G基站進(jìn)行授時(shí)，統(tǒng)一GNSS系統(tǒng)與5G基站的時(shí)間系統(tǒng)；

(2)利用到達(dá)時(shí)間分別求得GNSS和5G毫米波測量距離，結(jié)合實(shí)際距離分析測距精度，提出GNSS/5G融合定位的隨機(jī)模型；

(3)構(gòu)建基于魯棒卡爾曼濾波的緊組合融合定位模型，自適應(yīng)構(gòu)造魯棒因子，計(jì)算待定位設(shè)備的絕對位置；

所述步驟(2)中的隨機(jī)模型表示為：

式中，σ²表示觀測值噪聲，a,b,C_i均為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖禂?shù)，E為GNSS衛(wèi)星高度角，C/N₀為5G信號信噪比；通過實(shí)際計(jì)算的GNSS和5G觀測值精度、高度角及信噪比進(jìn)行擬合，得到相應(yīng)的模型系數(shù)；

所述步驟(3)中根據(jù)空間后方交會原理構(gòu)建的融合定位模型表示為V＝BX-L，式中B表示設(shè)計(jì)矩陣，X表示未知參數(shù)矩陣，L表示觀測向量，V表示殘差；觀測向量L表示如下：

式中，為雙差算子；U表示用戶；R_S表示參考衛(wèi)星；R_5G表示5G參考站；R_B表示GNSS參考站；λ為GNSS衛(wèi)星的載波波長；為第m顆衛(wèi)星的雙差載波觀測值；為第m顆衛(wèi)星的雙差載波整周模糊度；為雙差電離層延遲；為雙差對流層延遲；為5G基站n的觀測信號到用戶所需的雙差時(shí)間；c為光速；和分別為衛(wèi)星和基站的雙差觀測噪聲；

設(shè)計(jì)矩陣B表示為：

式中，i表示衛(wèi)星或5G基站編號；ΔX,ΔY,ΔZ表示上、下標(biāo)表示的衛(wèi)星或基站的坐標(biāo)差值；ρ表示上、下標(biāo)表示的衛(wèi)星或基站的距離；

利用最小二乘原理求得表示用戶位置的未知參數(shù)矩陣X＝(B^TPB)^-1B^TPL，式中表示權(quán)陣，σ²根據(jù)隨機(jī)模型確定；

所述步驟(3)中采用魯棒卡爾曼濾波進(jìn)行位置估計(jì)，根據(jù)粗差大小自適應(yīng)計(jì)算得到一個(gè)分段函數(shù)，通過該分段函數(shù)來提升計(jì)算效率及精度，分段函數(shù)γ表達(dá)式如下：

式中，V表示殘差分量；k₀、k₁為常量，k₀在2.5-3.5之間，k₁在3.5-4.5之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GNSS/5G緊組合融合定位方法，其特征在于，所述步驟(1)中利用GNSS對裝備有GNSS設(shè)備的5G基站進(jìn)行絕對時(shí)間同步，同時(shí)利用5G的MIMO和OFDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)基站簇之間的時(shí)間同步，保障5G通訊網(wǎng)絡(luò)的絕對時(shí)間及相對時(shí)間同步的精度。

3.一種GNSS/5G緊組合融合定位裝置，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被加載至處理器時(shí)實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的GNSS/5G緊組合融合定位方法中構(gòu)建的基于魯棒卡爾曼濾波的緊組合融合定位模型進(jìn)行位置定位。