[发明专利]一种基于MEMS压力传感器协同卫星定位的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，具体涉及一种基于MEMS压力传感器协同卫星定位的方法及系统。

背景技术

现有的卫星定位系统，通过导航仪接收卫星信号，首先利用卫星广播的星历，计算出各个卫星的准确位置坐标，接着利用卫星的伪距观测量建立ρ建立伪距观测方程(1)，因为接收机存在钟差，需要把接收机钟差作为未知数与导航仪上的接收机位置坐标(X，Y，Z)一起求解。

其中，其中，(X_i、Y_i、Z_i)为由卫星星历求得的卫星瞬时地心坐标，(X、Y、Z)为待求接收机的地心坐标，c为光速，t_r、分别为接收机时钟与卫星时钟的误差，Vion为电离层延迟改正数，Vtrop为对流层延迟改正数。这里i取值一般在5以上，该伪距观测方程至少满足5个卫星的位置坐标，才可以实现。

通过建立5个以上的伪距观测方式形成求解模型之后，基于卡尔曼滤波求解，即可得出导航定位的位置速度和时间(Position Velocity and Time，PVT)解，通过残差及中误差等进行卫星定位质量分析，当质量分析不合格时，重新基于该求解模型再次求解，直到质量分析合格之后输出定位结果。

现阶段有些区域会存在一些城市峡谷区域，会导致导航系统或者导航仪接收到的卫星会少于5个，导致导航的失灵，无法快速求解或者延迟。现在市场上微电机系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)作为新一代惯性导航进展方式，成本低，能耗小，微型化，相对于传统的惯性导航来说更加实用。MEMS压力传感器可以计算出带有一定精度的高程维信息，能够为用户提供准确的位置信息，增加定位的可靠性，但没有实现与卫星定位进行紧密的耦合。

发明内容

为了解决现有技术的缺点，针对接收机面对5颗以下的卫星定位时，本发明提供一种基于MEMS压力传感器协同卫星定位的方法及系统，利用MEMS压力传感器与四颗卫星的结合，可以实现卫星定位有效的补充。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种基于MEMS压力传感器协同卫星定位的方法，包括如下步骤：

导航仪利用卫星广播的星历获取四颗卫星的卫星瞬时地心坐标；

基于地心坐标与大地坐标的转换关系，以导航仪的大地坐标为求解目标，利用卫星的伪距观测量建立四颗卫星中每一颗卫星所对应的伪距观测方程；基于MEMS压力传感器获取基于大地坐标下的高度信息，并基于高度信息建立高程信息约束方程；

基于伪距观测方程和高程信息约束方程形成导航仪当前的大地坐标求解模型，获取导航仪的大地坐标，通过地心坐标和大地坐标间的转换关系获得导航仪的地心坐标。

所述方法还包括：

判断导航仪搜索卫星的数量，当判断导航仪搜索的卫星数量为四颗时，启动MEMS压力传感器获取基于大地坐标下的高度信息。

所述基于MEMS压力传感器获取基于大地坐标下的高度信息还包括：

对所述高度信息进行质量分析，判断所述质量分析是否达标，若所述质量分析不达标，则继续获取高度信息或者停止基于所述高度信息建立高程信息约束方程；在判断所述质量分析达标以后，基于所述高度信息建立高程信息约束方程。

所述方法还包括：

判断导航仪搜索卫星的数量，当判断导航仪搜索的卫星数量为四颗时，启动数字罗盘获取基于大地坐标下的平面方位信息。

所述方法还包括：

将高度信息和平面方位信息进行质量比对，若高度信息优于平面方位信息，则基于高度信息建立高程信息约束方程；若平面方位信息优于高度信息，则基于平面方位信息建立平面信息约束方程，基于伪距观测方程和平面信息约束方程形成导航仪当前的大地坐标求解模型，获取导航仪的大地坐标，并通过地心坐标和大地坐标间的转换关系获得导航仪的地心坐标；

或者在高度信息进行质量分析不达标之后，基于平面方位信息建立平面信息约束方程，基于伪距观测方程和平面信息约束方程形成导航仪当前的大地坐标求解模型，获取导航仪的大地坐标，并通过地心坐标和大地坐标间的转换关系获得导航仪的地心坐标。

所述获取导航仪的大地坐标，通过地心坐标和大地坐标间的转换关系获得导航仪的地心坐标包括：

基于所述大地坐标求解模型通过卡尔曼滤波得出导航定位在大地坐标系下的PVT解，并通过地心坐标和大地坐标间的转换关系获得导航仪的地心坐标；

通过残差及中误差进行定位质量分析，在定位质量分析合格之后输出定位结果。