[發明專利]一種基于UWB輔助導航衛星進行載體快速精密導航定位方法

有效

• 申請號: 202010713931.1
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111694038B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 唐旭;金雙根;羅海濱;王明華
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01S19/44
• 分類號: G01S19/44;G01S19/46
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王磊

本發明公開了一種基于UWB輔助導航衛星進行載體快速精密導航定位方法，包括如下步驟：在GNSS接收機信號失鎖區域，利用移動載體上UWB傳感器對衛星信號失鎖區域進行位置定位，并將UWB傳感器的定位信息歸算到GNSS天線處；利用UWB維持的位置信息與GNSS信號中斷前的對流層濕延遲信息作為約束條件，估算GNSS信號重新捕獲時GNSS接收機的鐘差與載波相位模糊度；將信號重新捕獲時估算的GNSS接收機鐘和載波相位模糊度作為n+1歷元處的卡爾曼濾波預測值，結合隨機模型，實現對GNSS精密單點定位導航位置信息的瞬時收斂。本發明用UWB傳感器為GPS導航定位額外提供外部信息，實現GNSS信號再捕獲的瞬間收斂，為用戶提供厘米級精度的定位服務。

技術領域

本發明屬于導航定位技術領域，具體涉及一種基于UWB輔助導航衛星進行載體快速精密導航定位方法。

背景技術

衛星導航定位技術(GNSS)和超寬帶定位技術(UWB)是目前應用廣泛的定位技術。在日常生活中，智能手機中GNSS定位技術已深刻影響人類的日常生活。智能手機中利用GNSS偽距進行定位，其精度為米級甚至十幾米，但對于未來無人駕駛等應用場景，這樣的定位精度顯然無法滿足。而利用雙差等相對定位技術在導航定位應用場景中也有弊端，如人煙稀少地區和遠海區域無網絡通信很難覆蓋。同時，利用雙差、CORS等相對定位技術也很難實現用戶的高精度定位。精密單點定位技術(PPP)利用高精度星歷、衛星鐘可以實現一臺接收機厘米級精度的絕對定位，在未來無人駕駛、精準農業等領域具有很高的實用價值。但是，GNSS接收機一旦信號失鎖、再重新捕獲信號時，PPP技術要花費超過20分鐘收斂才能實現厘米級的定位精度，收斂過程中的應用載體在這20分鐘內的定位精度很難達到厘米級，這大大降低了PPP技術的實用性。鑒與此，本發明利用UWB等傳感器為PPP額外提供外部信息，實現GNSS信號再捕獲的瞬間收斂，及時為用戶提供厘米級精度的定位服務。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種基于UWB輔助導航衛星進行載體快速精密導航定位方法。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為：

一種基于UWB輔助導航衛星進行載體快速精密導航定位方法，包括如下步驟：

步驟S1：在GNSS接收機信號失鎖區域，利用移動載體上UWB傳感器對衛星信號失鎖區域進行位置定位，并將UWB傳感器的定位信息歸算到GNSS接收機的天線處；

步驟S2：利用UWB維持的位置信息與GNSS信號中斷前的對流層濕延遲信息作為約束條件，估算GNSS信號第n歷元重新捕獲時GNSS接收機的鐘差與載波相位模糊度；

步驟S3：將信號重新捕獲時估算的GNSS接收機鐘差和載波相位模糊度作為n+1歷元處的卡爾曼濾波預測值，n+1歷元記為重新捕獲信號后下一秒的觀測值，結合隨機模型，實現 GNSS精密單點定位技術在導航定位場景中位置信息的瞬時收斂。

為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括：

進一步地，步驟S1具體為：

S11：根據GNSS接收機和UWB傳感器在移動載體上的相對位置，統一GNSS接收機和UWB 傳感器的空間位置關系，利用幾何法將UWB傳感器的定位信息歸算到GNSS接收機的天線處；

S12：對GNSS接收機和UWB傳感器的時間進行解碼換算，進行時間的統一。

進一步地，步驟S2中計算具體為：

S21：建立觀測方程，計算信號中斷前的天頂濕延遲δ_zwd和GNSS接收機的位置信息[x,y,z]，