[發明專利]一種基于GPS+BDS PPP/IMU緊組合的列車定位方法

有效

• 申請號: 202110557425.2
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113203414B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 姜維;劉夢楊;蔡伯根;王劍;上官偉;劉江;陸德彪;柴琳果
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S19/33;G01S19/47;G01S19/50
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種基于GPS+BDS?PPP/IMU緊組合的列車定位方法。該方法包括：從列車接收機獲取衛星原始觀測數據，從IGS獲取衛星軌道數據；根據精密單點定位誤差模型對衛星觀測數據和衛星軌道數據進行誤差校正；構建GPS+BDS?PPP/IMU緊組合模型，采用精密單點定位模型將誤差校正后的衛星觀測數據作為量測，通過非線性卡爾曼濾波器求解所述GPS+BDS?PPP/IMU緊組合模型，濾波估計解算列車的位置信息。本發明通過對列車行駛過程中衛星原始觀測數據和慣性傳感器輸出數據的采集，由多星座條件下精密單點定位/慣性導航緊組合系統解算獲取列車運行位置信息，具有無需軌旁設備、數據輸出頻率高、定位結果精度較高的特點。

技術領域

本發明涉及列車定位技術領域，尤其涉及一種基于GPS+BDS?PPP/IMU緊組合的列車定位方法。

背景技術

衛星導航定位是列車定位的主要研究方向之一，衛星定位具有全天候、全球性等優點，但是容易受地面周邊環境的干擾，而列車運行周邊環境復雜，途徑隧道、橋梁、山谷等地都會影響衛星定位的質量，甚至無法獲得定位結果。

因此，慣性傳感器和衛星導航聯合定位能有效改善上述情況。慣性傳感器有不依賴外部環境、獨立自主的特點，結合慣性傳感器和衛星定位技術既能有效消除慣性傳感器定位的累計誤差，又能改善定位結果的連續性，減小周邊環境對定位結果的影響。IMU(Inertial?Measurement?Unit,慣性測量單元)/GNSS(Global?Navigation?SatelliteSystem，全球導航衛星系統)組合導航的組合方式可以分為松組合、緊組合和深組合三種。松組合是直接將位置信息和速度信息作為量測信息的組合方式，緊組合是將偽距、載波相位等接收機原始信息作為測量值的組合方式。相對于松組合，緊組合所使用的觀測值精度更高，并且受可觀測衛星數量的影響較小，在可見衛星顆數小于四的情況下，仍然能輸出組合定位的結果，增強列車定位的連續性。

IMU/GNSS組合導航的系統精度主要依賴于GNSS，差分全球定位系統(Differential?Global?Navigation?Satellite?System，DGNSS)能夠提供高精度的定位結果，但是需要有大量參考基站參與工作。精密單點定位是采用國際GNSS服務組織免費公開提供的精密星歷和鐘差，對信號從衛星至接收機遇到的各種誤差進行模型搭建與校正，利用載波相位觀測值實現單機絕對定位的方法。比起傳統差分定位，精密單點定位只需一臺雙頻接收機便可完成定位工作，能節約鐵路建設維護成本，并且采用超快速星歷，還能實現實時精密單點定位(Precise?Point?Positioning，PPP)。

此外，隨著我國北斗衛星導航系統的建設完善，聯合北斗和GPS一起定位能增加定位系統的自主性，同時，多衛星聯合定位還能增加衛星顆數，改善衛星幾何構型，增強衛星信號困難區域環境下的定位性能，獲取更加穩定連續的定位結果。

目前，現有技術中還沒有一種有效的基于GPS+BDS?PPP/IMU緊組合的列車定位方法。

發明內容

本發明的實施例提供了一種基于GPS+BDS?PPP/IMU緊組合的列車定位方法，以實現有效地對列車進行定位。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種基于GPS+BDS?PPP/IMU緊組合的列車定位方法，包括：

在列車運行過程中，從列車接收機獲取衛星原始觀測數據，從國際GNSS服務組織IGS獲取衛星軌道數據；

根據精密單點定位誤差模型對所述衛星觀測數據和衛星軌道數據進行誤差校正；

構建GPS+BDS?PPP/IMU緊組合模型，采用精密單點定位模型將誤差校正后的衛星觀測數據作為量測，通過非線性卡爾曼濾波器求解所述GPS+BDS?PPP/IMU緊組合模型，濾波估計解算列車的位置信息。