[发明专利]INS辅助GNSS PPP精密动态导航定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种INS辅助GNSS PPP精密动态导航定位方法，包括构建GNSS PPP/INS紧组合观测方程、状态方程，并将方程线性化；构建INS虚拟观测方程，通过推导的INS随机误差传递过程，建立INS虚拟观测方程的随机模型；构建GNSS PPP宽巷、超宽巷组合观测值，并进行外部约束的电离层改正、差分码偏差改正和小数偏差改正；通过多次中间过程，首先利用LAMBDA方法计算基准星宽巷、超宽巷模糊度固定解，其次计算各频点窄巷的模糊度固定解；估计其他卫星的模糊度固定解，获得精密动态导航定位结果。本发明从构建合适的GNSS PPP/INS紧组合滤波模型以及组合模糊度固定解出发，构建了INS虚拟观测值，针对GNSS PPP/INS组合系统的混合整数最小二乘估计，提出改进函数模型与随机模型，实现精密动态导航定位。

技术领域

本发明属于GNSS/INS组合导航技术领域，特别是涉及一种INS辅助GNSS PPP精密动态导航定位技术。

背景技术

GNSS精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)技术依靠外部提供的精密轨道、钟差与偏差改正产品即可实现单台接收机的厘米级高精度精密定位，不受距离、区域的限制，已在科研、商业应用等广泛应用。模糊度固定是GNSS PPP精密导航定位的前提，受GNSS脆弱性的限制，尤其在动态导航定位中易受到遮挡、干扰导致模糊度无法保持甚至无法固定的情况，失锁后PPP需要相当长的时间重新收敛，影响其导航定位性能。惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)测量输出载体角速度与加速度，采用递推的方式积分计算载体状态信息，具有短期内高精度的优势，可为GNSS动态精密定位提供直接的位置、姿态等辅助信息；但INS存在漂移误差，GNSS可为INS提供校正，两者具有优秀的互补特性。在GNSS PPP/INS组合动态导航定位系统中，先验位置精度与GNSS几何观测条件决定了组合系统模糊度固定的性能，在INS递推计算位置精度足够高的情况下可直接满足GNSS周跳探测与模糊度固定需求，但其造价相当昂贵，而低成本INS位置递推会对GNSS高精度定位结果造成污染。如何在不显著提升成本的条件下，实现INS辅助GNSS动态精密定位的模糊度固定性能是目前亟待解决的问题。

组合系统通常采用Kalman滤波进行参数的估计，准确的函数模型与随机模型是获取高精度参数解的前提，目前广泛采用的GNSS PPP/INS组合系统状态空间模型未能考虑到GNSS失锁后INS漂移误差的影响，随机模型需频繁调试确立，对失锁后PPP模糊度重新固定带来了困难。高可靠性的函数模型与随机模型以及高可靠性的模糊度固定算法是制约高精度GNSS PPP/INS组合动态导航定位系统应用和发展的瓶颈，是目前的热点和难点问题。

发明内容

针对上述问题，本发明在之前研究的基础上，从构建合适的GNSS PPP/INS紧组合滤波模型以及组合模糊度固定解两个关键点出发，构建了INS虚拟观测值，针对GNSS PPP/INS组合系统的混合整数最小二乘估计算法，提出了改进的函数模型与随机模型，实现精密动态导航定位。

本发明提出的技术方案一种INS辅助GNSS PPP精密动态导航定位方法，包括以下步骤，

步骤1，构建GNSS PPP/INS紧组合观测方程、状态方程，并将方程线性化；

步骤2，构建INS虚拟观测方程，通过推导的INS随机误差传递过程，建立INS虚拟观测方程的随机模型；

步骤3，构建GNSS PPP宽巷、超宽巷组合观测值，并进行外部约束的电离层改正、差分码偏差改正和小数偏差改正；

步骤4，通过多次中间过程，首先利用LAMBDA方法计算基准星宽巷、超宽巷模糊度固定解，其次计算各频点窄巷的模糊度固定解；

步骤5，估计其他卫星的模糊度固定解，获得精密动态导航定位结果。

而且，步骤1中，构建GNSS PPP/INS紧组合状态方程如下，