[发明专利]一种全球导航卫星系统的卫星优选和定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及全球导航卫星系统，特别是涉及一种全球导航卫星系统的卫星优选和定位方法，适用于使用全球导航卫星系统进行接收机位置的定位解算。

背景技术

全球导航卫星系统（GNSS）是能自主提供全球范围内三维位置速度卫星导航系统的通用名称。GNSS包括中国的北斗（BDS），俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS），美国的全球定位系统（GPS），欧洲的伽利略系统（GALILEO）等。多系统兼容定位系统中可接收到相当多的卫星信号，由于从每颗卫星信号中提取的伪距的用户等效距离误差（UERE）不一样，如何选择这些卫星参与定位，是这个系统需要着重考虑的问题，因此提供一个卫星优选方法对获得较高的定位精度是很有帮助的。

采用最小二乘法对卫星伪距测量结果进行解算以获取接收机定位位置的方法已较为成熟，然而，在传统计算过程中，通常未对最小二乘计算结果进行迭代运算，卫星权值不够准确，定位结果与真实位置的偏移严重，卫星定位准确度较差。另外，传统卫星定位解算方法中均未检测最小二乘计算结果的粗差，对于存在粗差的故障卫星未进行隔离和剔除，增大了无用计算量且直接影响了定位准确度。再次，传统卫星定位解算方法中，在最小二乘计算后均未进行滤波计算，存在定位结果相邻历元不连贯、存在大跳跃的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种定位精度高的全球导航卫星系统的卫星优选和定位方法，将最小二乘法、迭代运算和滤波计算相结合，提高卫星优选和定位的精度，且在迭代运算之前隔离存在粗差的故障卫星，减小计算量，进一步提高定位准确度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种全球导航卫星系统的卫星优选和定位方法，它包括以下步骤：

S1：接收导航电文和观测数据，作为全球导航卫星系统GNSS定位的原始数据；

S2：对原始数据进行预处理，剔除数据异常的卫星；

S3：对于数据正常的卫星，根据观测数据计算卫星位置；

S4：获得卫星伪距测量误差方程的系数阵A阵和常数项L，通过现有的权矩阵P设置方法或组合方法并给权矩阵P取一个值；

权矩阵P取值方法包括：P为对角阵diag{P_i},i＝1,2,...,n，n为卫星数；

（1）等权法，P_i等于1；

（2）仰角加权法，P_i等于仰角E_i的函数fun(E_i)；

（3）伪距估计误差的函数，P_i等于误差σ_i的函数fun(σ_i)；

（4）信号强度加权，P_i等于信号强度Snr_i的函数fun(Snr_i)；

S5：根据最小二乘进行定位求解；

S6：判断定位求解计算结果是否存在粗差，若存在粗差，使用RAIM卫星隔离算法剔除出现粗差的故障卫星；若不存在粗差，则跳转至步骤S7；

S7：获得卫星伪距测量误差方程的系数阵A阵和常数项L，并计算权矩阵P；

S8：使用新的权矩阵P继续根据最小二乘进行定位求解；

S9：循环步骤S7～S8进行反复迭代计算，直到定位位置的增量小于预设的足够小的阀值ε时终止迭代；

S10：获得最佳的权矩阵P，从而获得卫星的优选；

S11：得到并输出定位结果。

步骤S11所述的得到定位结果的方法可以为：在最小二乘计算后直接得到定位结果。

步骤S11所述的得到定位结果的方法也可以为：在步骤S10获得优选的卫星后进行滤波计算，得到定位结果。滤波计算为对定位结果的卡尔曼滤波，定位结果包括位置、速度和钟差；进一步地，滤波计算可为对观测数据的卡尔曼滤波，观测数据包括伪距、载波相位和多普勒频率。作为本发明的进一步改进，为了得到更平稳的定位结果，步骤S11所述的得到定位结果的方法可以为：使用权矩阵P来计算卡尔曼滤波的测量误差方差阵，得到定位结果。

本发明的有益效果是：

1）本发明对最小二乘计算结果进行迭代计算，获得最佳的卫星权值，解决了现有技术权值不够准确的问题，通过卫星的优选实现了定位精度的提高；

2）在进行迭代计算前先检测是否存在粗差，隔离和剔除存在粗差的故障卫星，减小计算量；不存在粗差时，使用优选权值的方法选择状态好的卫星参与定位解算，进一步提高了定位准确度；