[发明专利]一种基于卡尔曼滤波的GNSS单点定位的方法及装置

摘要

本发明提供了一种基于卡尔曼滤波的GNSS单点定位的方法及装置，包括分别建立卡尔曼滤波的动态模型和观测模型；根据建立的动态模型和观测模型，分别获取第一预测的状态值和第一预测的状态值的方差矩阵；根据获得的第一预测的状态值的方差矩阵、设计矩阵和观测误差方差阵，计算增益矩阵；根据获得的第一预测的状态值和设计矩阵、观测值以及增益矩阵计算第二预测的状态值；根据获得的第一预测的状态值的方差矩阵、增益矩阵和设计矩阵，计算第二预测的状态值的方差矩阵；获取平滑速度，根据获得的平滑速度和第二预测的状态值以及第二预测的状态值的方差矩阵计算下一时刻的状态值及状态值的方差矩阵。本发明技术方案提高了定位结果的精度和可用性。

主权项

一种基于卡尔曼滤波的全球卫星导航定位系统GNSS单点定位的方法，其特征在于，包括：根据动态误差方差阵和状态转移矩阵建立卡尔曼滤波的动态模型以及根据观测误差方差阵和设计矩阵建立卡尔曼滤波的观测模型；根据建立的卡尔曼滤波的动态模型和观测模型，分别获取第一预测的状态值和第一预测的状态值的方差矩阵；根据获得的第一预测的状态值的方差矩阵、设计矩阵和观测误差方差阵，计算增益矩阵；根据获得的第一预测的状态值和设计矩阵、观测值以及增益矩阵计算第二预测的状态值；根据获得的第一预测的状态值的方差矩阵、增益矩阵和设计矩阵，计算第二预测的状态值的方差矩阵；获取平滑速度，根据获得的平滑速度和第二预测的状态值以及第二预测的状态值的方差矩阵计算下一时刻的状态值及状态值的方差矩阵；其中，获取平滑速度包括：获取当前时刻和当前时刻之前的两个时刻的速度；为获得的各个速度分配权重值，其中分配的权重值之和为1；根据获得的各个速度和分配的权重值，计算平滑速度；按照下式计算平滑速度：其中，表示k时刻平滑后的速度，表示接收机在k时刻的速度，表示接收机在(k‑1)时刻的速度，接收机在(k‑2)时刻的速度，a，b和c表示用当前和之前两个历元速度的权重；计算平滑速度时考虑加速度值，加速度值通过连续两个历元的速度变化量来求得；当速度的变化量在一个重力加速度的范围之内时，设置a＝1，b＝c＝0；当速度的变化量超出一个重力加速度的范围时，设置a＝0，b＝c＝0.5；按照下式计算下一时刻的状态值：按照下式计算下一时刻的状态值的方差矩阵：其中，表示接收机在k时刻的第二预测的状态值，t表示k时刻到(k+1)时刻之间的时间间隔，Φ表示状态转移矩阵，Pk表示接收机在k时刻的状态值的方差矩阵，表示在k时刻获得的接收机的平滑速度的方差矩阵，Q表示动态误差方差阵。