[發明專利]一種基于混合卡爾曼濾波的模糊度固定方法

有效

• 申請號: 202110631793.7
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113534210B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 楊世忠;甘雨;趙星宇;童繩武
• 申請（專利權）人: 湖南北斗微芯產業發展有限公司
• 主分類號: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37;G01S19/29
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 肖云

本發明公開了一種基于混合卡爾曼濾波的模糊度固定方法，通過接收機觀測衛星，獲取諸如偽距觀測值、載波相位觀測值以及衛星鐘差等數據，計算得到雙差觀測方程，多個衛星對應雙差觀測方程組，由該雙差觀測方程組、卡爾曼觀測方程、接收機狀態方程以及模糊度軌跡方程構建混合卡爾曼濾波估計模型，對接收機狀態方程和模糊度軌跡方程進行邊緣化粒子濾波，獲得有限個解的模糊度整數解集合，由于邊緣化粒子濾波可以對模糊度的范圍進行預測，在使用上述混合卡爾曼濾波估計模型對模糊度進行搜索解算時，整周模糊度的解會限定在一個較小的范圍，在接收機發生斷電、周跳等導致衛星失鎖的狀態下，能夠快速的得到整周模糊度的解。

技術領域

本發明涉及模糊度固定技術領域，特別涉及一種基于混合卡爾曼濾波的模糊度固定方法。

背景技術

全球衛星導航系統已經在全世界范圍內獲得了廣泛的應用。GNSS接收機的定位方式通常有兩種，即通過偽距觀測值或載波相位觀測值進行定位。由于載波相位觀測值的定位方式相比偽距觀測值的精度更高，已經成為GNSS高精度定位的重要手段，而尋找正確的整周模糊度是進行載波相位解算的基本前提。傳統的模糊度解算方法一般先通過卡爾曼濾波估計一個浮點近視解，然后以此為基礎，采用整數最小二乘等方法搜索模糊度的整數精確解。

傳統模糊度解算方法雖然能很好的解算出整周模糊度，但是當接收機發生斷電、周跳等導致衛星失鎖時，這些解算方法需要對模糊度進行重新估計、搜索，導致計算效率的降低，非常耽誤時間。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題。為此，本發明提出一種基于混合卡爾曼濾波的模糊度固定方法，該方法通過先對模糊度進行邊緣化粒子濾波來獲取一個較小范圍的模糊度整數解，再利用卡爾曼濾波獲取接收機狀態和模糊度進行精確估計。在接收機發生衛星失鎖的情況時，實現快速固定模糊度的效果。

本發明實施例提供的一種基于混合卡爾曼濾波的模糊度固定方法，包括以下步驟：

基于接收機觀測衛星獲取的觀測值，計算雙差觀測方程；

基于所述雙差觀測方程、接收機狀態以及模糊度軌跡構建混合卡爾曼濾波估計模型；

對所述接收機狀態和所述模糊度軌跡進行邊緣化粒子濾波，獲得模糊度整數解集合；

在所述模糊度整數解集合的范圍內，使用所述混合卡爾曼濾波估計模型，對所述接收機狀態和所述模糊度軌跡進行估計，得到整周模糊度的解。

根據本發明的實施例，至少具有如下技術效果：

基于接收機觀測衛星，獲取諸如偽距觀測值、載波相位觀測值以及衛星鐘差等數據，計算得到雙差觀測方程，多個衛星對應雙差觀測方程組，由該雙差觀測方程組、卡爾曼觀測方程、接收機狀態方程以及模糊度軌跡方程構建混合卡爾曼濾波估計模型，對接收機狀態方程和模糊度軌跡方程進行邊緣化粒子濾波，獲得有限個解的模糊度整數解集合，由于邊緣化粒子濾波可以對模糊度的范圍進行預測，在使用上述混合卡爾曼濾波估計模型對模糊度進行搜索解算時，整周模糊度的解會限定在一個較小的范圍，在接收機發生斷電、周跳等導致衛星失鎖的狀態下，能夠快速的得到整周模糊度的解。

根據本發明的一些實施例，所述基于接收機觀測衛星獲取的觀測值，計算雙差觀測方程，包括步驟：通過基準站接收機與流動站接收機在同一時刻對兩顆衛星的觀測值，構建標準觀測值方程；對所述基準站接收機與所述流動站接收機的同時對所述兩顆衛星進行線性組合，計算得到雙差觀測方程。