一种基于城市多路径误差抑制的相对定位方法.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CN112230249A(43)申请公布日2021.01.15(21)申请号202011057920.9(22)申请日2020.09.29(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人沈锋袁月李昕达徐定杰(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211代理人刘景祥(51)Int.Cl.G01S19/22(2010.01)G01S19/40(2010.01)G01S19/51(2010.01)权利要求书4页说明书8页附图2页(54)发明名称一种基于城市多路径误差抑制的相对定位方法(57)摘要本发明公开了一种基于城市多路径误差抑制的相对定位方法。步骤1：建立GPS伪距观测方程，对观测量进行双差处理后，得到接收机间相对位置信息；步骤2：采用最小二乘方法对GPS原始数据进行解算，根据伪距观测方程，输出GPS导航位置估计值；步骤3：建立多路径干扰下的车辆导航定位的状态方程和量测方程，对双差处理后的导航数据进行稀疏算法处理，解算出多路径误差；步骤4：根据步骤3解算出的多路径误差，校正伪距和多普勒频移观测值，利用卡尔曼滤波方法输出校正后的相对位置信息。针对在城市环境中车辆导航易受到多路径信号干扰的问题。CN112230249ACN112230249A权利要求书1/4页1.一种基于城市多路径误差抑制的相对定位方法，其特征在于，所述相对定位方法包括以下步骤：步骤1：建立GPS伪距观测方程，对观测量进行双差处理后，得到接收机间相对位置信息；步骤2：采用最小二乘方法对GPS原始数据进行解算，根据伪距观测方程，输出GPS导航位置估计值；步骤3：建立多路径干扰下的车辆导航定位的状态方程和量测方程，对双差处理后的导航数据进行稀疏算法处理，解算出多路径误差；步骤4：根据步骤3解算出的多路径误差，校正伪距和多普勒频移观测值，利用卡尔曼滤波方法输出校正后的相对位置信息。2.根据权利要求1所述的基于城市多路径误差抑制的相对定位方法，其特征在于，所述步骤1具体为，接收机的伪距观测方程式如下：ρi＝Ri+δ+εi+ζi其中，ρi为接收机与第i颗卫星之间的伪距测量值，Ri为接收机与第i颗卫星之间的几何距离，δ为接收机噪声，εi为卫星噪声，ζi为多路径误差。两台接收机在同一时刻对两颗卫星的距离测量值定义为：其中，为接收机A对第i颗卫星的伪距测量值，为接收机A对第j颗卫星的伪距测量值，为接收机B对第i颗卫星的伪距测量值，为接收机B对第j颗卫星的伪距测量值，分别为接收机A与卫星i和j之间的几何距离，分别为接收机B与卫星i和j之ij间的几何距离，δA、δB分别为接收机A和B的噪声，ε、ε分别为卫星i和j的噪声，为接收机A相对于卫星i和j的多路径误差，为接收机B相对于卫星i和j的多路径误差；根据以上四个伪距观测方程，接收机A和B在同一时刻对卫星i和j的伪距双差测量值可表达为：式中，其中，分别为接收机A和接收机B对第i和j颗卫星的伪距双差测量值和相对距离；为双差测量后的多路径误差；分别为接收机A指向卫星i和卫星j的单位向量；Pi、PA分别为第i颗卫星和接收机A的位置；为接收机A和接收机B间几何距离；分别为收机A和接收机B的位置矢量。2CN112230249A权利要求书2/4页3.根据权利要求1所述的基于城市多路径误差抑制的相对定位方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤，步骤2.1：根据GPS原始数据中的星历信息，获得卫星的位置；步骤2.2：应用最小二乘法，对GPS原始数据进行定位解算，将伪距作为观测量，计算GPS接收机位置估计值；利用最小二乘法公式y＝D·Δx解得两台接收机间相对距离为，Δx＝(DTD)-1DTy其中，为接收机A和接收机B关于N颗卫星的伪距双差测量值，为观测矩阵，其中代表接收机A指向卫星1,…,N的单位向量。4.根据权利要求1所述的基于城市多路径误差抑制的相对定位方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤，步骤3.1：建立多路径干扰下的车辆导航定位的状态方程和量测方程。状态方程为：其中，状态变量为分别为接收机A和接收机B与第i和j颗卫星间的相对距离和相对速度，Φ为系统矩阵，G为噪声矩阵，为系统噪声；系统矩阵Φ定义如下：其中，τ为两个观测时刻间的时长，I3为3×3的单位矩阵，系统量测方程为：Z＝HX+ζ其中，为接收机A和B关于N颗卫星的伪距双差测量值，为接收机A和B关于N颗卫星的多普勒频移双差测量值，H为观测矩阵，ζ为量测噪声；式中，代表接收机A指向卫星1,…,N的单位向量，f代表GPSL1信号的频率，c代表光速，O(N-1)×3代表(N-1)×3的零矩阵；步骤3.2：利用稀疏性，建立多路径误差估计模型，3CN112230249