[发明专利]一种基于模糊置信度滤波的北斗变形监测定位方法

摘要

本发明公开了一种基于模糊置信度滤波的北斗变形监测定位方法，其特征是按如下步骤进行首先将监测时段划分成多个子时段，分别计算出各子时段的定位结果；然后根据各个子时段的卫星分布、误差源、卫星历元数，采用模糊集合理论确定各个定位结果的模糊置信度；最后利用模糊置信度加权滤波出整个监测时段的最终定位结果。本发明细化了定位计算过程，充分考虑了影响定位精度的各项因素，使最终定位结果达到更高的定位精度，特别是在监测时段内天气变化的情况下定位精度优势显著，具有广阔的应用前景。

主权项

一种基于模糊置信度滤波的北斗变形监测定位方法，是应用于由北斗导航卫星、基准站和流动站组成的监测环境中；所述基准站接收所述北斗导航卫星发送的基准站卫星历元数据并发送给流动站；所述流动站接收所述北斗导航卫星发送的流动站卫星历元数据和所述基准站发送的基准站卫星历元数据并进行差分处理，获得差分定位数据，记为X；其特征是，所述北斗变形监测定位方法按如下步骤进行：步骤1、对所述流动站的差分定位数据X按照时间段进行分割，获得N个子时间段的差分定位数据，记为X＝{X1,X2,…,Xn,…,XN}；Xn表示流动站的差分定位数据X中第n个子时间段的差分定位数据；1≤n≤N；步骤2、对所述N个子时间段的差分定位数据X分别采用静态相对定位算法进行计算，获得N个定位结果，记为L＝{L1,L2,…,Ln,…,LN}；Ln表示流动站第n个子时间段的差分定位数据Xn的定位结果；步骤3、离线建立置信度的参数矩阵Sm×3；流动站的定位结果的可信程度主要受三个参数的影响，它们可计算如下：步骤3.1、利用式(1)获得第n个子时间段的定位结果Ln的几何精度因子平均值GDOPn‾=(HDOPn‾)2+(VDOPn‾)2+(TDOPn‾)2---(1)]]>式(1)中，表示流动站第n个子时间段的定位结果Ln的水平分量精度因子平均值；表示流动站第n个子时间段的定位结果Ln的垂直分量精度因子平均值；表示流动站第n个子时间段的定位结果Ln的钟差精度因子平均值；步骤3.2、利用式(2)获得第n个子时间段的定位结果Ln的高空大气误差平均值Δτn‾=(ΔIτn‾)2+(ΔTτn‾)2---(2)]]>式(2)中，表示流动站第n个子时间段的定位结果Ln的电离层误差平均值；表示流动站第n个子时间段的定位结果Ln的对流层误差平均值；步骤3.3、统计流动站第n个子时间段内的卫星历元数量Nn；步骤3.4、定义置信度T∈{1,2,…,j,…,m}表示定位结果的可信程度，m是正整数；定义置信度的参数向量为S＝{S1,S2,…,Sj,…,Sm}；Sj表示置信度T＝j所对应的参数向量；并有表示几何精度因子参数值，通过式(3)计算得到；表示高空大气误差参数值，通过式(4)计算得到；表示卫星历元数量参数值，通过式(5)计算得到：sj1=GDOP‾*/GDOP‾j---(3)]]>sj2=Δτ‾*/Δτ‾j---(4)]]>sj3=Nj/N*---(5)]]>式(3)中，表示几何精度因子的最佳值；表示置信度T＝j的几何精度因子；式(4)中，表示高空大气误差的最佳值；表示置信度T＝j的高空大气误差；式(5)中，N*表示卫星历元数量的最佳值；Nj表示置信度T＝j的卫星历元数量；步骤3.5、建立置信度的参数矩阵步骤4、建立定位结果的评价矩阵EN×3；步骤4.1、定义定位结果评价向量为E＝{E1,E2,…,En,…,EN}；En表示流动站第n个子时间段定位结果的评价向量；并有表示流动站第n个子时间段的几何精度因子评价值，通过式(6)计算得到；表示流动站第n个子时间段的高空大气误差评价值，通过式(7)计算得到；表示流动站第n个子时间段的卫星历元数量评价值，通过式(8)计算得到；en1=1-|GDOPn‾-GDOP‾*|GDOP‾*---(6)]]>en2=1-|Δτn‾-Δτ‾*|Δτ‾*---(7)]]>en3=1-|Nn-N*|N*---(8)]]>步骤4.2、建立定位结果的评价矩阵步骤5、利用式(9)建立隶属度函数μSj(En)=13Σv=13e-(env-sjv)2---(9)]]>式(9)中，步骤6、建立关系矩阵步骤7、利用式(10)获得阈值λ；λ≤minj{maxn{μSj(En)}}---(10)]]>步骤8、利用式(11)对所述关系矩阵R进行处理，获得布尔矩阵R′=μS1′(E1)μS2′(E1)...μSj′(E1)...μSm′(E1)μS1′(E2)μS2′(E2)...μSj′(E2)...μSm′(E2)............μS1′(En)μS2′(En)...μSj′(En)...μSm′(En)............μS1′(EN)μS2′(EN)...μSj′(EN)...μSm′(EN);]]>μSj′(En)=1,μSj(En)≥λ0,μSj(En)<λ---(11)]]>式(11)中，表示流动站第n个子时间段差分定位数据Xn的定位结果Ln的置信度T＝j；步骤9、利用式(12)对流动站的N个定位结果进行加权滤波处理，获得最终定位结果L*；L*=T(1)Σk=1NT(k)L1+T(2)Σk=1NT(k)L2+...+T(n)Σk=1NT(k)Ln+...+T(N)Σk=1NT(k)LN---(12)]]>式(12)中，T(k)表示流动站第k个子时间段的定位结果Lk的置信度。