[发明专利]一种基于测距信息辅助的卫星导航高精度相对定位方法

说明书

本发明提供了一种基于测距信息辅助的卫星导航高精度相对定位方法，选择主星，并建立卫星导航双差观测方程，通过获取测距信息获取，并建立测距信息观测方程，在模糊度浮点解与固定解解算后，即可基线向量求解，完成卫星导航相对解算。本发明通过引入测距信息，为卫星导航相对定位提供了基准站与移动站距离的强约束信息，利用该信息能够在卫星数目不足或几何构型较差时仍能保障卫星导航相对定位的可靠性。本发明的方法算法模型简单，相比原有算法运算量无明显增加，占用运算资源较小。本发明测距信息误差模型简单，无需复杂的建模，容易实现。

技术领域

本发明涉及卫星导航相对定位领域，是卫星导航相对定位系统中一种利用测距信息辅助的卫星导航高精度相对定位方法。

背景技术

在测绘、精密农业等高精度相对定位应用中，基于卫星导航伪距观测量的相对定位由于精度较低，无法满足其高精度定位需求，因此必须依赖基于卫星导航载波相位的实时动态相对定位技术。在基于卫星导航载波相位的实时动态相对定位技术中，移动站利用基准站提供的卫星导航观测信息并结合自身的观测信息进行双差计算，通过双差处理能够消除公共卫星以及空间信号误差以及接收机钟差，同时由于载波相位观测量相比伪距观测量具有更高的精度，因此能够达到厘米级乃至毫米级的定位精度。

而在众多新近涌现的应用，如精密着陆、着舰，飞船交会对接，飞机编队飞行等应用中，不但要求高精度的相对位置而且要求相对位置求解的稳定可靠。实现载波相位实时动态相对定位求解稳定可靠的关键在于如何保障载波相位整周模糊度的持续稳定的求解。目前，通常采用卫星导航多系统组合、多频点组合、惯性导航辅助等方法提升卫星导航载波相位模糊度固定的可靠性。

卫星导航多系统组合方法将多个GNSS卫星导航的观测信息综合利用，通过提升卫星总数，改善几何构型的方式提升整周模糊度固定性能。但由于卫星数目的增多，运算量急剧增大，而且涉及到多卫星导航观测故障的检测与识别问题，算法实现较为复杂；多频点组合的方法利用单一系统内多个不同频点观测量，通过线性组合等方式生成组合观测量进行模糊度的固定，虽然很大程度的改善了模糊度固定性能，但需逐级求解单频模糊度固定解，运算复杂。而且需要考虑多个频点中某个频点或多个频点缺失时算法切换的问题，算法逻辑复杂。上述两种方法均不需引入外界信息，但在卫星导航信号受到遮挡或几何构型变差时仍无法保障卫星导航相对定位解算的可靠性。惯性导航辅助方法利用惯性导航的短时高精度特性辅助卫星导航相对定位解算，能够大幅提升卫星导航相对定位的可靠性，但惯性导航系统成本较高、模型较为复杂。卫星导航相对定位利用基准站与移动站接收的卫星导航信号能够获得基准站与移动站的相对位置关系，而通过测距能够提供卫星导航相对定位中基准站与移动站的距离值，这一距离值构成基准站与移动站相对位置的强约束信息，能够提升卫星导航相对定位的稳定性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于测距信息辅助的卫星导航高精度相对定位方法，利用测距信息作为约束信息辅助卫星导航相对定位解算。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的具体步骤分如下：

步骤1：主星选择：进行相对定位的基准站与移动站分别为B和R，两站共视卫星包括卫星1、卫星2….卫星n，共N颗卫星，其中n＝1,2,3…N，N≥4；基准站B和移动站R的距离信息L_BR通过测量实时获得。利用测量获得的距离信息L_BR作为强约束信息辅助卫星导航高精度相对定位。选择基准站B、移动站R共视卫星集合Q(共L颗卫星)中的一颗卫星作为主星，记作M；

步骤2：卫星导航双差观测方程建立：在选定主星M后，分别计算除去M星的其他卫星与M星间的伪距双差值与载波相位双差值，具体步骤如下：

(1)构建伪距双差观测方程；

通过对基准站与移动站间、主星与非主星间伪距观测量的两次作差，得到伪距双差观测方程如下：