[发明专利]一种顾及载波系统间偏差的GPS/GLONASS紧组合定位方法

权利要求书

1.一种顾及载波系统间偏差的GPS/GLONASS紧组合定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将GPS和GLONASS系统内的接收机钟差、硬件延迟和单差模糊度三类参数重参化，构建站间单差整周模糊度可解模型，包括以下步骤：

步骤1.1、构建GPS和GLONASS系统内的站间单差观测模型：

假设共观测到m颗GPS卫星和n颗GLONASS卫星，对于短基线，忽略大气延迟的影响后，站间单差观测模型表示为：

式(1)与式(2)分别是GPS站间单差载波观测方程和伪距观测方程，式(3)与式(4)分别是GLONASS站间单差载波观测方程和伪距观测方程，式中，表示GPS卫星站间单差载波观测值，单位为米，其中上标s＝1_G,2_G,…,m_G表示GPS卫星编号，下标j表示频率点；表示GPS卫星站间单差站星距，ΔdT表示站间单差接收机钟差，λ_j,G表示GPS卫星信号的波长，Δδ_j,G表示GPS卫星接收机端站间单差载波硬件延迟，表示GPS卫星站间单差模糊度，表示GPS卫星站间单差载波测量噪声，表示GPS卫星的站间单差伪距观测值，Δd_j,G表示GPS卫星接收机端站间单差伪距硬件延迟，表示GPS卫星站间单差伪距测量噪声；表示GLONASS卫星站间单差载波观测值，单位为米，其中上标q＝1_R,2_R,…,n_R表示GLONASS卫星编号，下标j表示频率点；表示GLONASS卫星站间单差站星距，表示GLONASS卫星波长，Δδ_j,R表示GLONASS卫星接收机端站间单差载波硬件延迟，表示GLONASS卫星站间单差模糊度，表示GLONASS卫星站间单差载波测量噪声，表示GLONASS卫星站间单差伪距观测值，Δd_j,R表示GLONASS卫星接收机端站间单差伪距硬件延迟，表示GLONASS卫星站间频间码偏差，表示GLONASS卫星站间单差伪距测量噪声；

步骤1.2、根据步骤1.1所构建站间单差观测模型，将接收机钟差、硬件延迟和单差模糊度三类参数重参化并进行参数去相关，可得站间单差整周模糊度可解模型如下：

对于GPS而言，站间单差观测模型中的ΔdT，Δδ_j,G，具有相关性，将其重参化进行参数去相关，得到满秩观测方程如下：

其中：

式(5)与式(6)即GPS系统内站间单差重参化后得到的满秩观测方程，式中，表示GPS系统参考星的站间单差模糊度，表示GPS系统的双差模糊度；

而对于GLONASS，由于FDMA系统中的每颗卫星具有不同的波长，不同频率间存在频间码偏差，故GLONASS重参化的观测方程如下：

式(9)与式(10)即GLONASS系统内站间单差重参化后得到的观测方程，式中，表示GLONASS参考星的波长，表示GLONASS系统参考星的站间单差模糊度；

将式(9)改写为如下形式：

从式(11)可以看出，由于参考星的整周模糊度未知，故式(11)仍是一个秩亏方程；为此选择第二颗参考卫星，重新进行参数化得观测方程如下：

其中：

由此可得其他卫星的观测方程如下：

其中：

式(15)中可以看出，当|k¹-k²|＝1时，为整数；

由此可得GLONASS载波相位的满秩观测方程如下：

步骤2、以GPS为基准系统，构建载波系统间偏差可估模型，并对所述载波系统间偏差参数的时变特性进行统计分析，包括如下：

在步骤1得到GPS和GLONASS系统内的载波相位满秩观测方程后，以GPS系统为基准系统，只估计GPS的接收机钟差，令和的差值为载波系统间偏差参数；得到载波系统间偏差可估模型如下：

其中，载波系统间偏差参数为：

步骤3、基于步骤2所述模型及分析结果，采用随机游走过程，对系统间偏差进行时域建模，得到GPS和GLONASS紧组合模型，并进行多历元连续定位，包括以下步骤：

步骤3.1、采用随机游走过程对系统间偏差进行时域建模，具体地有：

对于系统间偏差Δδ^GR，采用谱密度较小的随机游走模型进行时域建模，公式如下：

式中，k表示历元，w表示过程噪声，为w的方差，表示w的谱密度0.05×0.05cycle²/h；

步骤3.2、构建GPS和GLONASS紧组合定位滤波模型，进行多历元连续定位，包括：

步骤3.2.1、状态预测

利用前一时刻的估值或滤波的初始值X_k-1,k-1得到后一时刻的预测状态向量X_k,k-1：

X_k,k-1＝Φ_k,k-1X_k-1，k-1 (22)

同时，根据误差传播定律可得预测状态向量X_k,k-1的方差协方差矩阵Q_k,k-1：

步骤3.2.2、计算滤波增益

根据预测的方差信息和当前历元的观测模型，计算滤波的增益矩阵K_k：

步骤3.2.3、估值更新

利用滤波增益矩阵K_k结合当前时刻的观测向量L_k，对滤波估值X_k,k进行更新

X_k,k＝X_k,k-1+K_k(L_k-A_kX_k,k-1) (25)

同时对方差协方差矩阵Q_k,k进行更新

Q_k.k＝(I-K_kA_k)Q_k,k-1 (26)

下一时刻重复执行上述三个步骤，实现对定位结果的持续解算，得到多历元连续定位结果。

2.根据权利要求1所述一种顾及载波系统间偏差的GPS/GLONASS紧组合定位方法，其特征在于：步骤3所述随机游走过程的谱密度为0.05×0.05cycle²/h。