[发明专利]一种虚拟伪卫星方法

摘要

本发明公开了一种虚拟伪卫星方法,本发明以特征点和先验定位点作为虚拟位置基准，并通过待测点和虚拟伪卫星点上的某些测量值估算出待测点至虚拟伪卫星点间的距离值，这样便能以虚拟伪卫星点位置为球心，以待测点至虚拟伪卫星点间的距离值为球半径，建立球方程，从而增加卫星导航方程的冗余度并作为辅助增强方程。所述球方程能作为卫星导航定位方程的辅助定位方程或增强方程，能提升正常卫星导航定位时求解的冗余度，也能在欠卫星导航定位时，解决定位求解问题，实现了在欠卫星定位情况时实现定位导航；本发明的优点是：无需增加物理的伪卫星、能大大提高基准参考精度、虚拟伪卫星点设置灵活且方便，本发明能应对各种环境条件，适应多种需求。

主权项

一种虚拟伪卫星方法，其特征在于，以特征点和先验定位点作为虚拟位置基准，并通过待测点和虚拟伪卫星点上的某些测量值估算出待测点至虚拟伪卫星点间的距离值，即利用这些点上的测量量和待测点上的测量量计算出待测点至所述虚拟伪卫星间的距离值，这样便能以虚拟伪卫星点位置为球心，以待测点至虚拟伪卫星点间的距离值为球半径建立球方程，从而增加卫星导航方程的冗余度，并作为辅助增强方程参与定位。所述球方程能作为卫星导航定位方程的辅助定位方程或增强方程，能提升正常卫星导航定位时求解的冗余度，也能在欠卫星导航定位时，解决定位求解问题，实现了在欠卫星定位情况时实现定位导航；具体包括以下步骤：1)、虚拟伪卫星的位置基准wj选择某一个先验已知定位点；或采用地图上的特征点；2)、直接或间接地测量或解算出定位终端待测点pi至这些虚拟伪卫星位置基准点wj的虚拟距离值；要得到待测点pi至虚拟伪卫星基准点wj的虚拟距离值，需测得虚拟伪卫星点上和待测点上某同一类测量量值,利用所述测量值能推算得到待测点pi至虚拟伪卫星基准点wj之间的虚拟距离值；假设虚拟卫星点为wj,待测点为pi,虚拟卫星点的坐标是(x_j,y_j,z_j)，虚拟卫星点wj接收某一颗导航卫星s的伪距值为ρ_sj；假设待测点的待求位置座标为(x_i,y_i,z_i),待测点pi至同一颗导航卫星sat的测量伪距值为ρ_si,则便能由ρ_sj和ρ_si推出wj点离待测点pi点间的虚拟伪距值d_ij,推导过程如下：在卫星与两个位置点组成的三角形sji中，即Δsji，因为pi点与wj点邻近，而wj点、pi点离sat点很远，则在Δsji中，Δρ_ji＝ρ_sj‑ρ_si,在＝_kji中d_ij＝Δρ_ji/sinα_i,因为α_i＝90°‑α_j，则上式能表达为：d_ij＝Δρ_ji/cosα_j，现在问题是求得α_j，其中，α_i为ij方向量与si方向量之间的夹角，α_j为ij方向量与sj方向量之间的夹角；因为sat点与wj点的位置坐标已知，故矢量方向已知，方向为行进方向，若终端有指北器，则也已知，若没有指北器，则能由和外推方向、两矢量的夹角求得，则虚拟伪卫星点wj至被测点pi的虚拟伪距d_ij能够求得；3)、利用选择的伪卫星点wj和求得的虚拟伪距值d_ij，列出如下由虚拟伪卫星作为条件的测量模型：$\sqrt{{(x_i-x_j)}^2+{(y_i-y_j)}^2+{(z_i-z_j)}^2}=d_{ij}$i＝1,2,…，m；上式中，其中的i是历元序号，m表示伪卫星的数量。再列出卫星定位方程$\sqrt{{(x_s-x_j)}^2+{(y_s-y_j)}^2+{(z_s-z_j)}^2}={\mathrm{\ρ}}_{sj}+{\mathrm{c\Δt}}_j$s＝1,2,…，n；式中，c为电磁波传播的速度；Δt_j为接收终端时钟与GPS或BDS时的时钟差；其中的s是卫星序号，n表示卫星的数量；当s+i≥4时，方程有确定解；当定位终端有高程约束后，上述问题变成二维平面问题，则s+i≥3时，方程便有确定解。