[发明专利]INS辅助GNSS定位的粗差剔除方法及系统

权利要求书

1.一种INS辅助GNSS定位的粗差剔除方法，其特征在于，包括：

步骤1：获取当前时间的GNSS观测值数据，所述观测值包括伪距、载波以及多普勒中的一种或多种；

步骤2：根据上一时刻的GNSS定位结果，估算GNSS卡尔曼滤波器的状态，所述状态包括位置、速度、用户接收机钟差、用户接收机钟漂；如果上一时刻的GNSS定位不可用，则用INS的位置和速度信息来更新GNSS卡尔曼滤波器的当前位置和速度，用户接收机钟差和钟漂保持不变；

步骤3：剔除伪距观测值粗差，剔除多普勒观测值粗差；

步骤4：根据观测值的跟踪状态、通道噪声、载噪比、伪距残差以及多普勒残差来设置观测值噪声；

步骤5：根据观测值的整体状况，以及参与定位卫星的分布状况来设定系统噪声；

步骤6：进行GNSS定位的卡尔曼滤波，更新卡尔曼滤波的当前状态，输出位置、速度、钟差、钟漂数据；

步骤2中，采用下式计算GNSS卡尔曼滤波器的状态：

；

其中，为k+1时刻位置，为k时刻位置，为k+1时刻速度；为k时刻速度，为k+1时刻接收机钟差，为k时刻接收机钟差，为k+1时刻接收机钟漂，为k时刻接收机钟漂，为k+1时刻跟k时刻之间的时间差。

2.如权利要求1所述的INS辅助GNSS定位的粗差剔除方法，其特征在于，步骤1中，根据以下步骤计算伪距观测值：

子步骤1、计算本地时间；

子步骤2、查询通道是否完成比特同步和帧同步，完成后进入子步骤3；

子步骤3、读取通道码相位、当前比特内码周期计数和当前帧内比特计数；

子步骤4、根据码相位、码周期计数和比特计数计算卫星信号发射时间；

子步骤5、计算发射时间和伪距观测值；其中伪距观测值 计算如下：

；

其中，为本地时间，为光速，为卫星信号发射时间。

3.如权利要求2所述的INS辅助GNSS定位的粗差剔除方法，其特征在于，步骤3中，根据以下步骤剔除伪距观测值粗差：

获取当前时间的GNSS卫星伪距观测值；

计算卫星位置；

计算卫星和用户之间的几何距离，计算公式如下：

；

其中，为卫星i和用户之间的几何距离，为用户的三维坐标，为卫星i的三维坐标，为距离的地球自转修正，i为卫星编号；

计算卫星钟差；

计算电离层延迟；

计算对流层延迟；

计算伪距残差，计算公式如下：

；

为卫星i的伪距残差，为光速，为接收机钟差，为对于卫星i的多路径效应误差，为对于卫星i的伪距观测值噪声，为对于卫星i的伪距观测值，为卫星i的卫星钟差，为对于卫星i的电离层延迟，为对于卫星i的对流层延迟；

剔除残差超过预设阈值的伪距观测值。

4.如权利要求3所述的INS辅助GNSS定位的粗差剔除方法，其特征在于，步骤3中，根据以下步骤对卫星的伪距粗差进行判定及剔除：

获取所有卫星的伪距残差；

对所有伪距残差按从小到大的顺序排序；

选择中心位置的伪距残差作为参考值，记为；

将其他卫星的伪距残差和参考值做差，结果即为伪距单差，第i颗卫星的伪距单差记为：

；

根据卫星的信号跟踪状态以及伪距单差设定每一颗卫星的伪距剔除门限，记为，如果，则剔除该伪距观测值。

5.如权利要求1所述的INS辅助GNSS定位的粗差剔除方法，其特征在于，步骤3中，根据以下步骤剔除多普勒粗差：

获取当前时间的GNSS卫星多普勒观测值；

计算用户至卫星之间的位置矢量；

获取卫星速度和用户速度；

计算用户和卫星相对速度在位置矢量上的投影分量；

计算用户和卫星i的径向速度；

计算卫星钟速；

根据以下公式计算多普勒残差：

；

式中为卫星i的多普勒残差，为光速，为接收机钟漂，为卫星i的多普勒观测值噪声，为卫星i信号的多普勒观测量，为卫星i信号的载波波长，为用户和卫星的径向速度，为卫星钟速；

剔除残差超过预设阈值的多普勒观测值。