[发明专利]一种基于序贯最小二乘的模糊度固定方法

说明书

本发明一种基于序贯最小二乘的模糊度固定方法，能够提高在动态环境下使用单频或双频导航卫星信号实时测出两个天线间模糊度的成功率，为后续的高精度基线测量、姿态确定等提供数据支持。在模糊度实数解估计过程中引入先验信息作为状态新息传递给滤波器，在减小设计矩阵病态性的同时加速收敛。本发明在序贯条件下应用基于测量误差建模理论和矩阵三角化分解技术的思想，实现了累加测量新息的同时不增加额外的计算负担，通过构建最小二乘形式的模糊度滤波器实现对模糊度实数解和协因数矩阵信息的计算，最后利用LAMBDA法对模糊度实数解信息进行处理完成模糊度整数解的搜索，进而解决了传统方法中导航卫星信号在动态环境下求解模糊度成功率不高的问题。

技术领域

本发明为一种基于序贯最小二乘的模糊度固定方法，涉及基于卫星导航系统的载波差分定位技术。

背景技术

当前基于北斗/GPS/Galileo卫星导航系统进行高精度相对定位主要通过载波相位差分技术来实现，而差分技术的关键在于能否快速可靠的在航解算(On The Fly,OTF)载波相位的双差整周模糊度(以下简称为模糊度)。对于双差方程中的模糊度而言，当不考虑其整数性质时，求得的解常称为实数解(或浮点解)；当顾及其整数性质时，求得的解称为整数解(或固定解)，经典的最小二乘方法只能求出模糊度的实数解，而模糊度的整数解的求取方法大致可分为如下四类：一般的最小二乘搜索法、模糊度函数法、模糊度协方差法以及直接取整法。目前，国际公认最小二乘降相关平差法(LAMBDA)是理论最严密、模糊度搜索成功率最高整周模糊度解算方法。近年来随着小卫星、无人机等相关应用市场的兴起，低成本、低功耗、小体积的单频接收机越来越多的用于相对定位(包括测姿、测向)过程中，其中单频模糊度的求解是该应用过程中的核心话题。

采用载波相位观测量过程中，由于其波长和码精度的限制，使双差观测方程的法方程(以下简称为法方程)的病态性很严重，系数矩阵求逆会不稳定，又由于观测噪声不可避免，采用现有的在航解算模糊度方法会导致模糊度实数解与准确值之间的偏差较大，即使使用LAMBDA方法也很难搜索出正确的模糊度值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于序贯最小二乘的模糊度固定方法，该方法能够确保模糊度实数解及其协方差阵的精度和收敛速度，而且可以减小模糊度搜索空间，从而减少了LAMBDA方法搜索的难度，从而达到提高模糊度固定速度和可靠性的目的。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种基于序贯最小二乘的模糊度固定方法，包括以下步骤：

1)地面接收机利用位于地面不同位置的天线A和主天线B捕获跟踪卫星信号；

2)在当前第n个历元时刻，根据天线A和天线B同时捕获跟踪到的P+1 颗卫星相对于天线B的方向向量，确定第n个历元时刻对应的载波设计矩阵H_B、双差伪距观测矩阵和载波相位观测矩阵具体为：

对应第j颗卫星与第1～p颗卫星的伪距双差测量值；

对应第j颗卫星与第1～p颗卫星的载波相位双差测量值；

对应第1～p颗卫星相对于天线B的方向向量，为第j颗卫星相对于天线B的方向向量；

其中，为第p颗卫星相对于主天线B的方向向量，p∈[1，P]；为接收机测量得到的第j颗卫星和第k颗卫星到天线A和主天线B的伪距双差测量量，所述伪距双差测量量根据伪距测量量确定；为测量得到的第j颗卫星和第k颗卫星到天线A和主天线B的载波双差测量量，所述载波双差测量量根据载波测量量确定，j∈[1,P]，k∈[1,P]，且j≠k；为双差测量的线性化初值；为天线A与卫星j的空间距离，为天线A与卫星k的空间距离，为天线B与卫星j的空间距离，为天线B与卫星k的空间距离，均由系统外部直接输入获得；