[发明专利]一种集群自主协同中的GNSS动态卡尔曼滤波方法

说明书

本发明公开一种集群自主协同中的GNSS动态卡尔曼滤波方法，包括以下步骤：计算双差观测值、计算观测方程式、计算双差伪距观测值、计算双差伪距观测方程式、计算基于伪距与载波相位的双差观测方程、列出双差观测方程和卡尔曼滤波解算；本发明通过计算双差观测值来消除接收机钟差和卫星钟差，并将具有高仰角的卫星称为参考卫星的首选，确保各个双差观测值的精确性，且将对应于不同站间和星间的伪距测量值组成双差伪距，利用双差载波相位来平滑相应的双差伪距，从而降低双差伪距观测值的测量噪声，被平滑或滤波后的双差伪距观测值既有较低的测量噪声，又保持着无整周模糊度的优点。

技术领域

本发明涉及集群自主协同技术领域，尤其涉及一种集群自主协同中的GNSS动态卡尔曼滤波方法。

背景技术

在未来信息化战场上，无人机将会被越来越广泛地用于执行各种杀伤性的作战任务，在高度信息化的战场前景下，无人机作战模式也将出现转变，由单机自主的作战模式转变为机群对机群和机群对地面/水面目标攻击的作战模式，这就是无人机集群协同作战，无人机集群形成规模优势，具有极佳的战场生存能力和任务完成能力，可以用来完成在复杂对抗环境下的协同搜索、协同干扰、协同攻击、协同察/打、集群对抗等任务；

其中，需要重点解决的关键问题包括大规模无人机管理与控制、多无人机自主编队飞行、集群感知与态势共享、集群突防与攻击、集群作战任务控制站等，这就需要用到卫星导航系统，随着各个卫星导航系统的相继建成，天空中可用的卫星信号也越来越多，近年来面市的接收机都具备多系统多频点的特点，通常能够同时接收200路以上的卫星信号；实际应用中，在多天线接收机接受卫星信号的过程中，信号经过载体，载体经常要经过复杂的路段，信号的强度发生剧烈的变化甚至消失，接收机存在钟差和卫星钟差，RTK定位不能进行，所以需要对双差进行观测计算，且双差观测存在噪声，难以确保各个双差观测值的精确性，因此，本发明提出一种集群自主协同中的GNSS动态卡尔曼滤波方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种集群自主协同中的GNSS动态卡尔曼滤波方法，该方法通过计算双差观测值来消除接收机钟差和卫星钟差，并将具有高仰角的卫星称为参考卫星的首选，确保各个双差观测值的精确性，且将对应于不同站间和星间的伪距测量值组成双差伪距，利用双差载波相位来平滑相应的双差伪距，从而降低双差伪距观测值的测量噪声。

为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种集群自主协同中的GNSS动态卡尔曼滤波方法，包括以下步骤：

步骤一：计算双差观测值

在多天线接收机接受卫星信号的过程中，每个双差观测值涉及两个接收机在同一时刻对两颗卫星的测量值，它对两颗不同卫星的单差之间进行差分，即在站间和星间各求一次差分，假设用户接收机u和基准站接收机r同时跟踪卫星i和卫星j，则两个接收机对卫星i的单差载波相位观测值为：

而两个接收机对卫星j的单差载波相位观测值为：

由它们组成的双差载波相位观测值定义如下：

从而得到双差观测值的观测方程：

其中，式(2.7)表明双差观测值能彻底消除接收机钟差和卫星钟差，

双差载波相位观测值是确定基线向量的关键测量值，对于卫星j,

进而可以得到

因此，得出双差观测值与基线向量之间的关系：