高精度区域定位系统信号处理方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115327597A(43)申请公布日2022.11.11(21)申请号202211040716.5(22)申请日2022.08.29(71)申请人北京清杉科技有限公司地址100100北京市海淀区马连洼北路8号万霖科技大厦C座406-A006(72)发明人张景利(74)专利代理机构北京汉智嘉成知识产权代理有限公司11682专利代理师方珉金洁(51)Int.Cl.G01S19/44(2010.01)G01S19/47(2010.01)权利要求书6页说明书8页附图2页(54)发明名称高精度区域定位系统信号处理方法及装置(57)摘要本申请提出一种高精度区域定位系统信号处理方法及装置。其中方法包括：建立融合高精度区域定位系统及惯性导航系统的状态方程和测量方程；采用扩展卡尔曼滤波实现在线载波相位模糊度解算，得到模糊度浮点解估计和模糊度估计协方差矩阵；根据所述模糊度浮点解和模糊度估计协方差矩阵使用LAMBDA算法搜索载波测量模糊度固定解。本发明保留了实时在线载波相位模糊度解算类算法动态解算、实时运行的优势，而且与现有的实时在线载波相位模糊度解算算法相比，所提算法在初始解误差较大的情况下依然可以求解高精度区域定位系统载波测量模糊。本发明可以在室内等强多径环境下应用，提高高精度区域定位系统接收机模糊度解算的可靠性及可用性。CN115327597ACN115327597A权利要求书1/6页1.一种高精度区域定位系统信号处理方法，其特征在于，包括：步骤A：建立融合高精度区域定位系统及惯性导航系统的状态方程和测量方程；步骤B：采用扩展卡尔曼滤波实现在线载波相位模糊度解算，得到模糊度浮点解估计和模糊度估计协方差矩阵；步骤C：根据所述模糊度浮点解和模糊度估计协方差矩阵使用LAMBDA算法搜索载波测量模糊度固定解。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤C之后还包括：步骤D：利用载波伪距测量值和所述载波测量模糊度固定解实现精密单点定位，或高精度区域定位系统/惯性导航系统紧组合定位。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：将第k个历元内需要估计的状态量表示为其中，表示惯性导航系统的姿态角误差，δvn表示惯性导航系统的速度误差，δp表示惯性导航系统的位置误差，εb表示惯性导航系统的陀螺仪零偏，表示惯性导航系统的加速度计零偏，表示接收机时钟偏差，表示接收机时钟偏差变化率，Lk；δλk；δhk表示接收机在参考历元的位置误差，表示模糊度估计误差，将状态方程表示为：Xk＝FkXk‑1+wk，其中，wk～N(0,Qk)表示系统噪声向量，Fk表示状态转移矩阵，且其中，T表示惯性测量的更新间隔，N表示离散化阶数，其中，Fie表示姿态角误差、速度误差、位置误差在惯性导航系统位姿更新过程中的累积，Fsg表示陀螺仪零偏误差、加速度计零偏误差对惯性导航系统位姿更新的影响，2CN115327597A权利要求书2/6页其中，表示从载体坐标系到导航坐标系的方向余弦矩阵，将测量向量表示为记为两部分，第一部分是惯性导航系统预测的伪距观测量与载波伪距观测量之间的差异，第二部分则是惯性导航系统预测的差幂非线性组合观测量与测量获得的观测量间的误差，i,ki,kii,ki,k其中，ρ＝r+τu‑λN+ε，ρ表示接收机在观测历元k对基站i测量所得载波伪距观i测量，τu表示第k个观测历元时接收机钟差，N表示对基站i载波测量的模糊度，εi,k表示测量误差，测量误差服从高斯分布N(0,σ2)，ri,k表示观测历元k中接收机与基站i的几何距离，差幂非线性组合观测量表示为：系统的测量方程及其对应的雅可比矩阵表示为，zk＝h(xk)+εk其中，其中，其中，RN表示该位置所在卯酉圈的主曲率半径，其中，Re表示地球模型的半长轴，e表示地球偏心率，L表示当地纬度，其中，3CN115327597A权利要求书3/6页将测量噪声向量的协方差矩阵表示为：其中，α表示用于调节差幂非线性组合观测值置信度的比例因子，其中，其中，表示当前时刻接收机到基站i的几何距离的估计值，σ2表示载波相位测量值的方差。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述初始观测历元内的时钟偏差设为零。5.一种高精度区域定位系统信号处理装置，其特征在于，包括：方程构建单元，用于建立融合高精度区域定位系统及惯性导航系统的状态方程和测量方程；浮点解计算单元，用于采用扩展卡尔曼滤波实现在线载波相位模糊度解算，得到模糊度浮点解估计和模糊度估计协方差矩阵；固定解计算单元，用于根据所述模糊度浮点解和模糊度估计协方差矩阵使用LAMBDA算4CN115327597A权利要求书4/6页法搜索载波测量模糊度固定解。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：定位单元，用于利用载波