[发明专利]一种多模卫星导航接收机直接定位解算方法

说明书

本发明提供了一种多模卫星导航接收机直接定位解算方法，属于卫星导航技术领域。本发明提出了一种无需迭代计算的Closed‑form方法，首先对接收机伪距观测方程进行平方处理；然后结合参考卫星对平方后的伪距观测方程进行差分运算，将接收机位置坐标表示为接收机钟差的表达式；再将上述表达式转化为以接收机钟差为待求解参数的三元一次方程组。通过求解上述三元一次方程组，可以直接得到包含接收机位置坐标与接收机钟差定位结果，实现了多模接收机定位解算功能，且本发明无需迭代计算，避免了最小二乘法需要进行多次迭代的问题，可以显著降低运算量。

技术领域

本发明属于卫星导航技术领域，特别涉及一种多模卫星导航接收机直接定位解算方法。

背景技术

卫星导航系统广泛应用于载体导航、定位以及授时等诸多领域，是衡量国家综合国力和科技发展水平的重要基础性建设。目前，已经投入运行或者已经具备成熟发展规划的代表性卫星导航系统主要包括：GPS(美国)、Galileo(欧盟)、GLONASS(俄罗斯)以及Compass(中国)等。尽管上述系统在建设过程中有不同程度的优化，但各系统出于对地区针对性的考虑，星座配置不尽相同，因此在全球范围内的定位效果各有差异。此外，由于卫星信号本身易受环境遮挡以及干扰，单独使用某一系统在精度以及可靠性等方面都难以保证，甚至有可能导致无法定位解算。

实际上，鉴于上述卫星导航系统之间的良好兼容性，将它们联合起来组成多模卫星导航系统，可以获得优于单系统的精度和可靠性。与单系统相比(如GPS)，多模卫星导航系统主要具备以下优势：①提高可用性，真正实现全球意义上的无缝导航和定位；②增加可见卫星数，改善几何观测结构，提升定位精度；③增强定位结果的可靠性；④提高完好性监测(即故障卫星检测与识别)水平；⑤提供多样化服务，进一步拓宽应用市场。因此，随着卫星导航系统不断完善和发展，多模卫星导航系统将逐渐成为未来导航、定位以及授时领域的主流发展方向和必然趋势。

在多模接收机中，通常采用最小二乘法进行定位解算，以获得接收机三维位置以及时间等信息。最小二乘法需要对接收机与卫星之间的非线性伪距观测方程进行线性化处理，并进行多次迭代运算，同时依据迭代阈值(或者其它迭代准则)以获得最终的定位结果。实际上，由于多模接收机可以同时接收到来自三个卫星导航系统的卫星，导致可见卫星数目明显增多。此时，如果多模接收机仍采用传统的最小二乘方法进行定位解算，在迭代过程中将导致计算量显著增加，甚至给接收机实时定位解算带来影响。因此，针对多模接收机，如何避免多次迭代运算以提高接收机定位解算效率，具有非常重要的意义。

发明内容

为了解决现有技术中利用传统的最小二乘法在多模接收机定位解算过程中需要多次迭代运算导致运算量较大的问题，本发明提出了一种无需迭代计算的Closed-form方法，应用于多模接收机定位解算过程，并给出了接收机三维位置和时间信息的具体表达式。

一种多模卫星导航接收机直接定位解算方法，包括以下步骤：

步骤1，接收卫星导航系统A、卫星导航系统B及卫星导航系统C的卫星信号，获取接收机与三个卫星导航系统的卫星之间的伪距观测方程，其中接收机与各卫星导航系统的伪距观测方程的个数分别为N_A、N_B、N_C个；

步骤2，对各卫星导航系统的伪距观测方程进行移项和平方处理；

步骤3，在各卫星导航系统中分别选择第一颗卫星作为参考卫星，经过差分后分别获得(N_A-1)、(N_B-1)、(N_C-1)个差分方程；

步骤4，根据各卫星导航系统中的前(N_A-2)、(N_B-2)、(N_C-2)个差分方程，构造接收机位置坐标与三个接收机钟差之间的函数表达式；