[发明专利]一种基于GNSS的含约束EKF相对定位方法

摘要

本发明公开了一种基于GNSS的含约束EKF相对定位方法，首先通过伪距测量和载波相位测量构建传统的测量模型，然后利用EKF进行状态更新和测量更新，获得高精度的模糊度浮点解，采用部分模糊度固定算法固定部分模糊度，并用部分模糊度解算出高精度相对位置解，将部分固定的模糊度向量和解算出的高精度相对位置解作为约束，重新构造EKF测量模型，进行EKF二次状态更新和测量更新，获得更高精度的模糊度浮点解，再次采用部分模糊度固定算法进行整周模糊度解算。本方法提高了模糊度浮点解的精度，加快整周模糊度快速固定，缩短了相对定位的初始化时间，增强了相对定位的实时性和可靠性。

主权项

1.一种基于GNSS的含约束EKF相对定位方法，包含以下步骤：步骤1：获取EKF状态向量的初始值令进入步骤2；步骤2：计算当前历元时刻的一步状态预测和一步状态预测方差协方差阵Pk,k-1：其中，Fk,k-1为状态转移矩阵，Qk为噪声阵，为上一历元时刻得到的状态向量，Pk-1为第k-1历元时刻的方差协方差阵；步骤3：计算当前历元的状态向量和方差协方差阵Pk并代入步骤4中：Pk＝(I-KkHk，1)Pk,k-1其中，Kk，1为EKF滤波测量模型的一次增益矩阵，Hk，1为EKF滤波测量模型的一次设计矩阵，当历元时刻k＝1时，当历元时刻k>1时，Rk，1为EKF滤波测量模型的一次测量方差协方差阵，zk，1为EKF滤波测量模型一次滤波测量向量，当历元时刻k＝1时，当历元时刻k>1时，为k-1历元时刻的部分固定模糊度向量。步骤4：找出满足模糊度固定成功率所需的整周模糊度个数l；如果l≥3,则从状态向量和方差协方差阵Pk中解出精密相对位置解和部分整周模糊度向量并传入到步骤5-1进行当前历元时刻的再次滤波；如果0<l<3，则从状态向量和方差协方差阵Pk中解出部分整周模糊数向量并传入的步骤5-2进行当前历元时刻的再次滤波；如果l＝0，则令Pk-1＝Pk代入步骤2，进行下一历元时刻导航解算；如果l＝n，则进入步骤七，解算出精密相对位置解；步骤5-1：利用精密相对位置解、部分整周模糊度向量、双差伪距测量模型和双差载波相位测量模型构建含约束的EKF滤波测量模型的再次滤波测量向量zk，2、再次设计矩阵Hk，2和再次方差协方差阵Rk，2；其中Mm×(n-1)为对应于部分模糊度固定解向量的稀缺矩阵，为部分固定的模糊度解，为精密相对位置解，为精密相对位置解的方差协方差阵；步骤5-2：利用部分固定模糊解向量、双差伪距测量模型和双差载波相位测量模型构建含约束的EKF滤波测量模型的再次滤波测量向量zk，2、再次设计矩阵Hk，2和再次方差与协方差阵Rk，2；其中Mm×(n-1)为对应于部分固定模糊解向量的稀缺矩阵；步骤6：对状态向量和方差协方差阵Pk进行更新并代入步骤4中：Pk＝(I-Kk，2，Hk1)Pk,k-1其中，再次增益矩阵步骤7：求解精密相对位置采用步骤4已经部分固定整数模糊度Z变换向量求解精密相对位置解和方差协方差矩阵；将固定的部分模糊度解传送至步骤2做测量信息。其中，。