一种高效可靠的多频多模GNSS观测值协方差阵估计方法.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CN110764124A(43)申请公布日2020.02.07(21)申请号201911043261.0(22)申请日2019.10.30(71)申请人河海大学地址210098江苏省南京市鼓楼区西康路1号(72)发明人章浙涛蒋弥何秀凤沈月千吴怿昊(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人俞翠华(51)Int.Cl.G01S19/41(2010.01)G01S19/42(2010.01)权利要求书3页说明书7页附图1页(54)发明名称一种高效可靠的多频多模GNSS观测值协方差阵估计方法(57)摘要本发明公开了一种高效可靠的多频多模GNSS观测值协方差阵估计方法，包括获取多频多模GNSS观测值；根据多频多模GNSS观测值，构建第一协方差阵；根据定位时观测值类型与多频多模GNSS观测值之间的关系，通过协方差传播定律，将数学相关性引入第一协方差阵，得到第二协方差阵；提取第二协方差阵的物理相关性系数；对提取到的物理相关性系数，进行显著性检验；保留通过显著性检验的物理相关性系数，并基于保留的显著性检验的物理相关性系数形成第三协方差阵；利用矩阵变换的方式，将第三协方差阵变换为分块对角矩阵，获得最终的观测值的协方差阵；将最终的观测值的协方差阵代入GNSS解算数学模型中。本发明具有高计算效率，高可靠性等优点，为用户提供精密卫星导航定位服务。CN110764124ACN110764124A权利要求书1/3页1.一种高效可靠的多频多模GNSS观测值协方差阵估计方法，其特征在于，包括：获取多频多模GNSS观测值；根据所述多频多模GNSS观测值，构建第一协方差阵；根据定位时观测值类型与所述多频多模GNSS观测值之间的关系，通过协方差传播定律，将数学相关性引入所述第一协方差阵，得到第二协方差阵；提取所述第二协方差阵的物理相关性系数；对提取到的物理相关性系数，进行显著性检验；保留通过显著性检验的物理相关性系数，并基于保留的显著性检验的物理相关性系数形成第三协方差阵；利用矩阵变换的方式，将所述第三协方差阵变换为分块对角矩阵，获得最终的观测值的协方差阵；将所述最终的观测值的协方差阵代入GNSS解算数学模型中，完成导航定位。2.根据权利要求1所述的一种高效可靠的多频多模GNSS观测值协方差阵估计方法，其特征在于：所述多频多模GNSS观测值包括不同卫星系统和不同频率的各类原始观测值。3.根据权利要求1所述的一种高效可靠的多频多模GNSS观测值协方差阵估计方法，其特征在于：所述第一协方差阵的主对角线上为方差元素，非主对角线上为协方差元素。4.根据权利要求1所述的一种高效可靠的多频多模GNSS观测值协方差阵估计方法，其特征在于：所述第二协方差阵的表达式为：TD1＝KD0K其中，K为系数矩阵，D1为第二协方差阵，D0为第一协方差阵。5.根据权利要求1所述的一种高效可靠的多频多模GNSS观测值协方差阵估计方法，其特征在于：所述物理相关性系数包括空间相关性、交叉相关性以及时间相关性系数。6.根据权利要求5所述的一种高效可靠的多频多模GNSS观测值协方差阵估计方法，其特征在于：利用互相关系数对观测值之间的空间相关性和交叉相关性进行估计，如下式所示：其中，ρij是li和lj的互相关系数，ρji是lj和li的互相关系数，σi和σj分别为观测值li和lj对应的残差vi和vj的标准差；‘Cov’代表协方差算子；利用自相关系数对观测值之间的时间相关性进行估计，如下式所示：其中，τ为时间间隔，并满足c0为τ＝0时的cτ，n为观测值残差个数，v(k)和v(k+τ)为第k和k+τ个的观测值残差，为n个观测值残差的均值。7.根据权利要求1所述的一种高效可靠的多频多模GNSS观测值协方差阵估计方法，其特征在于：提取空间相关性时：针对空间相关性，如在双差定位模式中，通过附加一个独立的限制条件，从而获得任意第n颗卫星的单差残差SDn；2CN110764124A权利要求书2/3页其中，ωn代表利用高度角加权函数对第n颗卫星进行定权，θ代表相应的高度角，且满足2nmnωn＝sin(θ)以及∑ωnSD＝0；DD代表卫星m和n的双差残差，基于此单差残差，估计出不受数学相关性影响的空间相关性。8.根据权利要求1所述的一种高效可靠的多频多模GNSS观测值协方差阵估计方法，其特征在于：所述对提取到的物理相关性系数，进行显著性检验，具体包括以下子步骤：物理相关性系数{ρ1,…,ρK}是满足独立同分布的随机变量，且样本平均值视为正态分布；利用零均值检验，并设原假设H0和备选假设H1分别为H0:ρ＝0，H1:ρ≠0；将进行标准化，可以得到：其中，μ＝0，同时，确定物理相关性系数的标准差σρ以及显著性水平α，并根据中心极限定理