[发明专利]一种GNSS/5G紧组合融合定位方法与装置

权利要求书

1.一种GNSS/5G紧组合融合定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)利用GNSS对5G基站进行授时，统一GNSS系统与5G基站的时间系统；

(2)利用到达时间分别求得GNSS和5G毫米波测量距离，结合实际距离分析测距精度，提出GNSS/5G融合定位的随机模型；

(3)构建基于鲁棒卡尔曼滤波的紧组合融合定位模型，自适应构造鲁棒因子，计算待定位设备的绝对位置；

所述步骤(2)中的随机模型表示为：

式中，σ²表示观测值噪声，a,b,C_i均为经验模型系数，E为GNSS卫星高度角，C/N₀为5G信号信噪比；通过实际计算的GNSS和5G观测值精度、高度角及信噪比进行拟合，得到相应的模型系数；

所述步骤(3)中根据空间后方交会原理构建的融合定位模型表示为V＝BX-L，式中B表示设计矩阵，X表示未知参数矩阵，L表示观测向量，V表示残差；观测向量L表示如下：

式中，为双差算子；U表示用户；R_S表示参考卫星；R_5G表示5G参考站；R_B表示GNSS参考站；λ为GNSS卫星的载波波长；为第m颗卫星的双差载波观测值；为第m颗卫星的双差载波整周模糊度；为双差电离层延迟；为双差对流层延迟；为5G基站n的观测信号到用户所需的双差时间；c为光速；和分别为卫星和基站的双差观测噪声；

设计矩阵B表示为：

式中，i表示卫星或5G基站编号；ΔX,ΔY,ΔZ表示上、下标表示的卫星或基站的坐标差值；ρ表示上、下标表示的卫星或基站的距离；

利用最小二乘原理求得表示用户位置的未知参数矩阵X＝(B^TPB)^-1B^TPL，式中表示权阵，σ²根据随机模型确定；

所述步骤(3)中采用鲁棒卡尔曼滤波进行位置估计，根据粗差大小自适应计算得到一个分段函数，通过该分段函数来提升计算效率及精度，分段函数γ表达式如下：

式中，V表示残差分量；k₀、k₁为常量，k₀在2.5-3.5之间，k₁在3.5-4.5之间。

2.根据权利要求1所述的GNSS/5G紧组合融合定位方法，其特征在于，所述步骤(1)中利用GNSS对装备有GNSS设备的5G基站进行绝对时间同步，同时利用5G的MIMO和OFDM技术实现基站簇之间的时间同步，保障5G通讯网络的绝对时间及相对时间同步的精度。

3.一种GNSS/5G紧组合融合定位装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-2任一项所述的GNSS/5G紧组合融合定位方法中构建的基于鲁棒卡尔曼滤波的紧组合融合定位模型进行位置定位。