[发明专利]一种基于单频信噪比归一化的GPS/BDS多路径实时抑制方法

说明书

本发明在常规基于高度角的随机模型基础上，提出了一种基于单频信噪比归一化的GPS/BDS多路径实时抑制方法，所提模型利用卫星高度角和信噪比对多路径误差进行检测，并对城市环境下的卫星进行降权处理。具体来说，对于同一站点，首先在理想环境下针对不同类型的卫星采用不同的信噪比标定方法进行标定，在城市环境下受多路径影响的信噪比观测值会偏离标定值，利用这一特性完成对多路径误差的检测，根据偏离值对该卫星进行降权处理以抑制多路径误差。最后对卫星残差进行一致性检验，进一步削弱多路径误差对定位结果的影响。通过两组RTD定位实验验证了在城市环境下，本发明提出的方法可以实时抑制多路径误差，提高定位精度。

技术领域

本发明涉及一种多系统融合导航定位技术，尤其涉及一种基于单频信噪比归一化的GPS/BDS多路径实时抑制方法，属于GNSS(Global Navigation Satellite System)定位与导航技术领域。

背景技术

近些年来，多GNSS正朝着多系统组合定位的方向发展。同时，伪距差分定位(RTD)由于其易于实现，在城市环境定位中得到了广泛的应用。为了降低成本，面向大众的GNSS接收机通常只接收单频数据。然而在城市环境中GNSS信号容易被高楼、树林等物体遮挡或反射，使伪距观测值精度受多路径误差影响较大，导致RTD定位精度不佳。

多路径误差不同于其他类型误差，由于其时空复杂性，不能通过伪距双差技术进行减弱和消除，因此多路径误差是影响RTD定位精度的重要因素。当前，主要有三种抑制多路径的方法。其一是基于测站选址，但会受到客观环境的限制；其二是采用抑制多路径的天线和接收机，但会增加设备的重量和成本；其三是采用数据处理算法，也是抑制多路径的主流方法，相关方法主要包括信噪比法、恒星日滤波法、半天球模型、小波分析法、Vondrak滤波等数据处理方法，但大多数方法在实时动态定位中很难取得理想的效果。实时动态定位中，通常利用随机模型描述观测值精度为每颗卫星定权，从而减弱多路径误差的影响。因此使用合理的定权随机模型才能有效抑制多路径误差从而获得高精度、高可靠性的定位结果。

在随机模型早期研究时，通常使用等权模型，即认为每颗卫星对定位精度的贡献是相同的。显然地，等权模型并不符合实际情况。研究过程中，学者们通常利用卫星的两个参数指标来改善随机模型，即卫星高度角和信噪比。基于高度角的定权随机模型通常认为高度角越高的卫星权重越大，该模型已经被GAMIT、Bernese软件采用。而信噪比不仅可以作为定权指标，受多路径严重的卫星信噪比观测值会明显偏离正常值，利用这一特性可以用于多路径的检测。一些学者们基于双频和三频信噪比观测值对特定站点的多路径误差进行检测，但仅适用于GPS，并且使用双频和三频数据明显增加了接收机的成本，同时在拟合高度角和信噪比的关系时并未考虑各卫星间的差异性。文献在检测多路径误差的基础上，融合高度角和信噪比两个指标提出了一种自适应定权模型，有效抑制了多路径误差，提高了定位精度，但仅适用于GPS。

总之，在城市复杂环境下，多路径误差对定位精度的影响较大，传统的经验模型无法反映真实的观测值精度，需要针对特定类型卫星建立特定的定权随机模型以抑制多路径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于单频信噪比归一化的GPS/BDS多路径实时抑制方法。通常情况下，先验观测精度由随机模型进行定权描述，而现有的定权随机模型一般为经验模型，对于多路径误差的抑制效果不佳甚至没有抑制效果。本发明在常规基于高度角的随机模型基础上，提出了一种基于单频信噪比的GPS/BDS多路径实时抑制方法，以减少多路径误差对定位精度的影响，提升定位精度。所提模型利用卫星高度角和信噪比对多路径误差进行检测，并对受多路径影响较大的卫星进行降权处理。具体来说，对于同一站点，首先在受多路径影响较小的理想环境下针对不同类型的卫星采用不同的信噪比标定方法进行标定，在城市环境(受多路径影响较大的)下受多路径影响的信噪比观测值会偏离标定值，利用这一特性完成对多路径误差的检测，根据偏离值对该卫星进行降权处理以抑制多路径误差。最后对卫星残差进行一致性检验，进一步削弱多路径误差对定位结果的影响。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：