基于多普勒频率辅助平滑的高精度卫星导航定位解算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113960645A(43)申请公布日2022.01.21(21)申请号202111203960.4(22)申请日2021.10.15(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人王永庆孙杰毅申宇瑶史学森陈岩(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人田亚琪(51)Int.Cl.G01S19/42(2010.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称基于多普勒频率辅助平滑的高精度卫星导航定位解算方法(57)摘要本发明公开了一种基于多普勒频率辅助平滑的高精度卫星导航定位解算方法，一、构建最优化伪距滤波器和最优化多普勒滤波器；二、构建系数滤波器；三、将导航接收机内码环提供的第i颗卫星在k时刻的伪距观测量ρi[k]和锁频环提供的伪多普勒观测量γi[k]分别输入到步骤一的两个滤波器中进行最优化平滑滤波，然后将所得的结果输入步骤二中的系数滤波器，得到第i颗卫星在k时刻平滑后的伪距观测量；四、采用最小二乘解算技术对平滑后的伪距观测量进行解算，得到导航接收机的三维位置坐标；本发明能够实现对多普勒观测量的有效利用，从而提升卫星导航定位精度。CN113960645ACN113960645A权利要求书1/2页1.基于多普勒频率辅助平滑的高精度卫星导航定位解算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、构建最优化伪距滤波器和最优化多普勒滤波器；步骤二、构建系数滤波器；步骤三、将导航接收机内码环提供的第i颗卫星在k时刻的伪距观测量ρi[k]和锁频环提供的伪多普勒观测量γi[k]分别输入到步骤一的两个滤波器中进行最优化平滑滤波，然后将所得的结果输入步骤二中的系数滤波器，得到第i颗卫星在k时刻平滑后的伪距观测量；步骤四、采用最小二乘解算技术对平滑后的伪距观测量进行解算，得到导航接收机的三维位置坐标。2.如权利要求1所述的基于多普勒频率辅助平滑的高精度卫星导航定位解算方法，其特征在于，所述最优化伪距滤波器Bρ[k]为：其中，k为离散点序号，L为设定的大于1的整数，n为自然数，代表样条阶次，为连续时间B样条函数，表达式为：其中，t为连续时间变量，LT0为样条系数的采样间隔，u(t)为单位阶跃函数，j为中间变量，取值0～n+1。3.如权利要求1所述的基于多普勒频率辅助平滑的高精度卫星导航定位解算方法，其特征在于，所述最优化多普勒滤波器Bγ[k]为：其中，k为离散点序号，LT0为样条系数的采样间隔，L为设定的大于1的整数；δ[k]为单位冲激响应序列；*代表卷积操作符；和可由离散时间B样条函数得到；n为自然数，代表样条阶次；的表达式为：其中，为连续时间B样条函数，表达式为：其中，t为连续时间变量；u(t)为单位阶跃函数，j为中间变量，取值0～n+1。4.如权利要求1所述的基于多普勒频率辅助平滑的高精度卫星导航定位解算方法，其特征在于，所述系数滤波器cF[k]为：2CN113960645A权利要求书2/2页其中，{·}‑1代表离散时间数字系统的逆冲激响应。5.如权利要求1所述的基于多普勒频率辅助平滑的高精度卫星导航定位解算方法，其特征在于，所述平滑后的伪距观测量ρBi[k]为：其中，i为正整数，取值范围为[1,M]，M为可观测的卫星数量。3CN113960645A说明书1/4页基于多普勒频率辅助平滑的高精度卫星导航定位解算方法技术领域[0001]本发明属于卫星导航定位的技术领域，具体涉及一种基于多普勒频率辅助平滑的高精度卫星导航定位解算方法。背景技术[0002]在卫星导航定位领域，导航接收机利用跟踪环路输出的伪距信息、星历信息可以对其三维位置进行解算。如何利用跟踪环路提供的测量数据来实现高精度的导航接收机位置解算一直是领域内热点之一。[0003]当前对导航接收机位置的定位解算方法大多是基于伪距观测量的最小二乘解算方法。在绝大部分导航接收机中，相比于锁频环和锁相环输出的载波观测量，伪码跟踪环路输出的伪距观测量的误差标准差较大。因此这种单纯基于伪距观测量的最小二乘解算方法的定位精度较差。为了提升定位精度，Hatch提出了一种利用载波相位观测量平滑伪距观测量的方法。由于载波相位观测量的观测精度较高，因此该方法可以降低伪距观测量的误差标准差，从而提升定位精度。但是，由于导航接收机内跟踪环路中锁相环的脆弱性，在多径衰落等复杂信道环境中，锁相环会频繁失锁，无法提供载波相位观测量，从而使得载波相位平滑伪距方法失去效果。相比于锁相环，导航接收机内的锁频环往往不容易失锁，因此可利用锁频环输出的多普勒频率观测量来提升定位精度。ZeboZhou等人提出了一种利用多普勒频率观测量辅助定位的算法，但是该算法需要知道伪距观测量误差标准差与多普勒频率观测量误差标