基于抗差方差分量估计的码伪距/多普勒联合测速方法及其应用.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CN109459778A(43)申请公布日2019.03.12(21)申请号201811283901.0(22)申请日2018.10.31(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市玄武区四牌楼2号东南大学申请人南京康帕斯导航科技有限公司(72)发明人潘树国刘国良闫志跃喻国荣高旺王彦恒张建张瑞成(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人楼高潮(51)Int.Cl.G01S19/52(2010.01)权利要求书4页说明书10页附图4页(54)发明名称基于抗差方差分量估计的码伪距/多普勒联合测速方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种基于抗差方差分量估计的码伪距/多普勒联合测速方法，该方法首先采用码伪距、多普勒、载噪比、卫星高度角等观测信息分别建立测速的函数模型和随机模型，然后采用最小二乘抗差估计的方法获得能够抑制粗差影响的抗差随机模型，最后将码伪距和多普勒的测速函数模型与抗差随机模型组成联合测速模型。使用本发明所提出的方法，可突破目前单频卫星接收机仅用单一信息进行测速的局限，同时能抑制观测粗差的影响，显著地提升联合测速方法的鲁棒性、无偏性及稳定性。CN109459778ACN109459778A权利要求书1/4页1.基于抗差方差分量估计的码伪距/多普勒联合测速方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)建立测速函数模型和随机模型；(2)获得能够抑制粗差影响的抗差随机模型；(3)将码伪距和多普勒的测速函数模型与抗差随机模型组成联合测速模型；(4)求解卫星接收机的运动速度。2.根据权利要求1所述的基于抗差方差分量估计的码伪距/多普勒联合测速方法，其特征在于：建立测速函数模型和随机模型是依据码伪距、多普勒、载噪比、卫星高度角的观测信息建立的。3.根据权利要求1所述的基于抗差方差分量估计的码伪距/多普勒联合测速方法，其特征在于：所述抗差随机模型是采用最小二乘抗差估计的方法获得能够抑制粗差影响的抗差随机模型。4.根据权利要求1所述的基于抗差方差分量估计的码伪距/多普勒联合测速方法，其特征在于：求解所述卫星接收机的运动速度是采用方差分量估计的方法迭代求解。5.根据权利要求2所述的基于抗差方差分量估计的码伪距/多普勒联合测速方法，其特征在于，包括如下具体步骤：采用码伪距、多普勒、载噪比、卫星高度角观测信息分别建立测速的函数模型和随机模型，包括如下具体步骤：a)，通过历元间差分的方式求得码伪距和载波的变化率，如式(1)所示：式中，ρ和分别为码伪距及其变化率，和分别为载波相位及其变化率，D为多普勒观测值，Δt为差分时间，其中各项的下标k、k+1分别为第k时刻和第k+1时刻。b)，利用码伪距和多普勒观测值建立测速的函数模型，一般地GNSS观测方程如式(2)所示：式中，ρ为接收机码伪距观测值，为接收机载波相位观测值，N0为整周模糊度，λ为载波波长，R为接收机与卫星间的真实几何距离，c为光速，δt为钟差，δρion为电离层延迟，δρtrop为对流层延迟，ερ和为包含轨道误差、多路径效应、观测噪声在内的其他误差项，其中各项的上标s和下标r分别代表卫星和接收机；根据GNSS观测方程对时间t求导并进行线性化，如式(3)所示：式中，各项表示随时间t的变化率，且2CN109459778A权利要求书2/4页式中，rs、为ECEF(Earth-Centered,Earth-Fixed)坐标系下的卫星位置、速度列向量，rr、为ECEF坐标系下接收机位置、速度列向量，R0为由接收机概略坐标rr0求得的接收机与卫星间的几何距离，为接收机概略速度，x、y和z为位置矢量在ECEF坐标系下的投影，vx、vy和vz为速度矢量在ECEF坐标系下的投影。联合公式(1)、(3)和(4)可得到相应的测速函数模型；c)，利用载噪比、卫星高度角等观测信息建立测速的随机模型，如式(5)所示：式中，σ为协方差，E表示卫星高度角，下标i表示卫星编号，S为缩放因子，常数项a0、a1和E0由下表1定义：其中，缩放因子S由卫星载噪比定义，如式(6)所示：式中，C/N0表示卫星载噪比，int(*)为取整函数。由公式(5)、(6)和表1可确定测速的先验随机模型。6.根据权利要求3所述的基于抗差方差分量估计的码伪距/多普勒联合测速方法，其特征在于：采用最小二乘抗差估计的方法获得能够抑制粗差影响的抗差随机模型，包括如下具体步骤：a)，通过最小二乘估计求得残差向量和相应的协因数，如式(7)所示：式中，B为设计矩阵，P为先验权，l为观测值向量，Q为观测值协因数，待估参数，V为残差向量，Qvv为残差协因数；3CN109459778A权利要求书3/4页b)，通过周江文提出的IGGIII等价权方案获得能够抑制粗差影响的抗差随机