[发明专利]一种改进的卫星导航直接位置估计方法

说明书

本发明公开了一种改进的卫星导航直接位置估计方法，涉及卫星导航技术领域，包括：步骤S1：结合先验信息构建用户接收端的卫星信号多快拍模型；步骤S2：基于多快拍模型，得到一个多元优化的参数估计问题；步骤S3：进行基于变步长的空间交替广义期望最大化算法粗搜索；步骤S4：进行基于定步长的空间交替广义期望最大化算法的精细搜索；本发明，通过先验信息来获取更加准确的接收信号信息，进而通过空间交替广义期望最大化算法来进行估计，实现多径环境下的准确定位。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，具体涉及一种改进的卫星导航直接位置估计方法。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

传统的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)接收机通常被设计为在开放天空条件下运行，它在简单的信号环境中的定位速度和可靠性都满足人们的需求，当移动设备和卫星之间没有视线范围时，传统接收机的定位性能就会严重下降，直接位置估计(Direct Position Estimation，DPE)是一种可以应对这种挑战的卫星导航定位的新方法。

直接位置估计方法大致原理是，首先根据已知的当前天空状态下的卫星星历信息，作为模型构建需要的先验信息，然后联合多个卫星的信息、位置速度信息和伪码以及多普勒的关系来构建最接近接收信号的信号形式，通过最大似然方法估计出最佳的位置速度状态信息，但并不适用于多径的恶劣环境下卫星导航的准确定位。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前直接位置估计方法，并不适用于多径的恶劣环境下卫星导航的准确定位的问题，，提供了一种改进的卫星导航直接位置估计方法，利用已知卫星星历先验信息，实现接收端卫星信号的重构，结合粗细搜索，估计出用户的准确位置；并通过改进的空间交替广义期望最大化(Space alternating generalized expectationmaximization，Sage)算法来实现直接位置的估计，实现多径等恶劣环境下的用户位置准确估计，从而解决了上述问题。

本发明的技术方案如下：

一种改进的卫星导航直接位置估计方法，包括：

步骤S1：结合先验信息构建用户接收端的卫星信号多快拍模型；

步骤S2：基于多快拍模型，得到一个多元优化的参数估计问题；

步骤S3：进行基于变步长的空间交替广义期望最大化算法粗搜索；

步骤S4：进行基于定步长的空间交替广义期望最大化算法的精细搜索。

进一步地，所述步骤S1，包括：

其中：M是卫星个数，公式中第一项是直射信号，第二项是噪声信号，a_i是第i颗卫星信号幅度，s_i是伪码信号，n(t)是复高斯白噪声信号，γ是待估计的用户信息，τ_i是第i颗卫星和用户之间的时延，Δf_i是第i颗卫星和用户之间的多普勒频移。

进一步地，所述第i颗卫星信号幅度a_i＝α_iexp{jφ_i,0}；

所述复高斯白噪声信号

所述待估计的用户信息

其中：x、y、z对应用户的位置坐标，δt是用户接收机时钟相对于GPS系统时的时间差，对应用户的速度，是用户接收机时钟漂移；

所述第i颗卫星和用户之间的时延