[发明专利]一种多模接收机联合定位解算的方法

说明书

本发明提供了一种多模接收机联合定位解算的方法，包括以下步骤：步骤(1)：星历计算卫星6个时刻的位置、速度、钟差；步骤(2)：计算系数矩阵A；步骤(3)：插值计算t时刻卫星位置、速度、钟差；步骤(4)：最小二乘定位解算；步骤(5)：卡尔曼滤波解算,该方法通过卫星星历参数计算卫星空间位置坐标边界值，在滑动窗时间区间内，通过多项式拟合插值算法进行卫星轨道估计，降低求解卫星空间位置的运算复杂度，并采用最小二乘和卡尔曼滤波组合的方式进行接收机定位解算，卡尔曼滤波采用串行更新的方法，避免大维度矩阵求逆运算，降低运算复杂度，从而可提供高频率定位结果，满足高动态场景的应用。

技术领域

本发明涉及全球卫星导航系统(GNSS)领域，具体涉及到一种多模接收机联合定位解算的方法。

背景技术

目前全球卫星导航系统(GNSS)主要包括中国的BDS、美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo四大系统。GNSS在军事和民用领域都扮演者极其重要的地位，在军事用途中，它可以提高导弹的目标命中率；在民用领域，GNSS可为海、陆、空各个层面的物体进行定位、导航，包括船舶远洋航行和进港引水，汽车自主导航以及飞机航路引导和进场降落等。此外，各种地面车辆跟踪和城市智能交通管理的最核心技术就是GNSS定位；它还可以为电力、邮电和通信等网络系统授时和校频，包括产生同步时间、精确授时与校频等；大地测量、地壳运动监测、工程测量、工程变形监测和资源勘探等各种测量任务与GNSS密不可分。随着高精度技术应用的成熟，智能机器人、无人机、自动驾驶等新兴领域对GNSS接收机的需求越来越多，对产品的精度和稳定性要求也越来越高。且从行业发展方向看，GNSS接收机产品的发展趋势是多模兼容、高性能、低功耗，小型化，所以在工程实现上对数据处理算法提出了更高的要求。

GNSS进行接收机定位的基本原理是利用卫星星历参数解算出卫星在空间坐标系中的位置，然后根据伪距和载波相位测量值信息，求解以下n元非线性方程组：

其中，(x,y,z)代表接收机在WGS-84坐标系中的位置，代表n号卫星在WGS-84坐标系中的位置，δt_u代表接收机钟差，为校正后的伪距测量值，校正公式为：ρ_测为伪距测量值，δt^s为卫星时钟钟差修正项，δt^s＝Δt^s+Δt_r-T_GD，Δt^s＝a_f0+a_f1(t-t_oc)+a_f2(t-t_oc)²，Δt_r代表相对论校正量，T_GD为群波延时，Iono代表电离层延迟，Trono代表对流层延迟。

由卫星定位原理可知，解算之前需要计算每颗卫星的位置、速度和钟差。传统方式GPS、BDS、Galileo通过卫星导航电文播发星历参数，其中包含6个开普勒轨道参数，9个摄动修正参数，经过一系列复杂运算，包括求解超定方程、迭代收敛、反三角函数等，解算出精确的卫星空间位置坐标和速度坐标，运算量大，算法复杂度高，不能满足高频率定位导航的需求。

接收机定位解算中，按照解算数据来源分类，通常有快照算法和滤波算法。快照算法包括最小二乘法、加权最小二乘法等；滤波算法包括扩展卡尔曼滤波，无迹卡尔曼滤波等。快照算法只考虑了每个定位历元时刻信息，并没有融合过去时刻的接收机信息，通常情况下接收机位置是渐变的，所以常采用滤波以平滑定位结果。卡尔曼滤波用一套数学递推公式对系统状态进行最优估计，使系统状态的估计值具有最小均方误差。现有的接收机定位算法模型，常采用卡尔曼滤波进行定位解算，常规的卡尔曼更新以一种并行处理的方式得到卡尔曼增益和状态修正值。这种常规的并行处理中，矩阵的逆运算是必不可少的。当卫星数目为n，需要求逆的矩阵维度n x n，目前四大系统同时能跟踪的卫星数目多达40颗，所以在嵌入式系统上实现时会带来非常繁重的运算量，工程实现很困难。

发明内容