[發明專利]基于虛擬質心的多GNSS接收機協同導航方法

在審

• 申請號: 202010077974.5
• 申請日: 2020-02-02
• 公開（公告）號: CN111175797A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 戰興群;王士壯;劉西雨;沈佳雯;翟亞慰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01S19/45
• 分類號: G01S19/45;G01S19/41;G08C17/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種基于虛擬質心的多GNSS接收機協同導航方法，其特征在于，通過GNSS天線采集并跟蹤GNSS衛星信號得到多個接收機的GNSS觀測量，經信息匯總后根據已知的載體相對位置信息得到虛擬質心，再根據各個接收機的GNSS觀測量和相對位置信息融合得到載體的協同單點定位結果；

所述的虛擬質心是指：在已知各個載體相對位置的情況下，任意確定一個位置作為固定點，則認為各接收機相對于該固定點的坐標已知，根據所有接收機組成的立體幾何形狀確定其虛擬質心，即其中一個接收機的位置或接收機周圍區域的任意一點；

所述的融合是指：通過站間差分的等效方法得到各個接收機的虛擬質心的等效GNSS觀測量，然后對等效GNSS觀測量進行故障檢測與排除再進行協同單點定位。

2.根據權利要求1所述的基于虛擬質心的多GNSS接收機協同導航方法，其特征是，所述的GNSS觀測量包括：來自導航電文中利用星歷參數的GNSS衛星位置、偽距和載波相位，具體為：接收機b相對于衛星k的偽距其中：δP為星歷誤差，c為光速，δt_b為接收機b的鐘差，δt^k為衛星k的鐘差，I為電離層誤差，T為對流層誤差，ε為多徑和接收機噪聲引起的偽距測量噪聲量，為衛星k坐標(x^k,y^k,z^k)與接收機b坐標(x_b,y_b,z_b)間的幾何距離接收機b對衛星k的載波相位其中：N為載波相位的整周模糊度，λ為載波波長，∈為多徑和接收機噪聲引起的載波相位測量噪聲量。

3.根據權利要求1所述的基于虛擬質心的多GNSS接收機協同導航方法，其特征是，所述的相對位置信息是指：依靠UWB、視覺、RTK、激光雷達(LiDAR)、DSRC提供的相對測量信息進行融合獲取的多機相對位置及其不確定度，即協方差。

4.根據權利要求1或3所述的基于虛擬質心的多GNSS接收機協同導航方法，其特征是，所述的相對位置信息，通過以下方式得到：建立表征測量量和無人機相對位置關系的非線性方程z＝f(U,V,R,L,D)，其中：z為無人機間的相對位置，U為UWB提供的相對距離測量信息，V為視覺提供的三維相對位置測量信息，R為RTK提供的相對位置測量信息，L為LiDAR提供的相對距離、角度測量信息，D為DSRC提供的相對距離測量信息，對該方程進行線性化后，使用最小二乘、卡爾曼濾波等方法求解機間相對位置及不確定度，即協方差。

5.根據權利要求1所述的基于虛擬質心的多GNSS接收機協同導航方法，其特征是，所述的站間差分的等效方法包括：用于消除GNSS測量值中的衛星軌道誤差、衛星鐘差和大氣延時誤差的站間單差和用于消除測量值中的接收機鐘差，衛星鐘差、星歷誤差和大氣延時誤差的站間星間雙差。

6.根據權利要求5所述的基于虛擬質心的多GNSS接收機協同導航方法，其特征是，所述的站間單差是指：用戶接收機r與b對衛星k的站間單差偽距測量值為接收機r與b對衛星k的單差載波相位測量值為

所述的站間星間雙差是指：用戶接收機r與b對衛星j和k的雙差偽距測量值為接收機r與b對衛星j和k的雙差載波相位測量值為當獲得的相對位置信息中用戶接收機的鐘差之差(δt_r-δt_b)未知時，應使用雙差進行觀測量等效，當鐘差之差已知時，可使用單差進行觀測量等效。

7.根據權利要求1所述的基于虛擬質心的多GNSS接收機協同導航方法，其特征是，所述的等效GNSS觀測量是指：使用站間差分的等效方法，以偽距單差方法為例，根據單差偽距測量值其中：下標r為用戶接收機，下標C為虛擬質心，為接收機r對衛星k的視線向量，x為接收機r與虛擬質心C間的基線向量，方向為由r指向C；由于接收機r的偽距觀測量視線向量和基線向量x均為已知，故計算虛擬質心的等效偽距觀測量借助此方法可以將各接收機的全部GNSS觀測量等效到虛擬質心；使用雙差測量值也可進行GNSS觀測量的等效，需要選擇一顆對各接收機均可見的衛星作為參考星。