本發(fā)明涉及北斗定位，具體涉及一種慣導(dǎo)輔助北斗異構(gòu)星座偽距抗差方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)中導(dǎo)航與位置服務(wù)的廣泛應(yīng)用，其對(duì)定位服務(wù)的全天候高穩(wěn)定高可靠也提出嚴(yán)格要求。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與居民生活，在國(guó)民生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)受到環(huán)境干擾導(dǎo)致衛(wèi)星觀測(cè)值質(zhì)量下降，可用衛(wèi)星不能得到有效保證。慣性導(dǎo)航的定位信息不受環(huán)境干擾，但誤差隨時(shí)間積累，因此慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不能長(zhǎng)時(shí)間保持高精度結(jié)果輸出。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在一定程度上可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，為目前較優(yōu)的組合導(dǎo)航方案。

2、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由geo（地球同步軌道衛(wèi)星）、igso（傾斜地球同步軌道衛(wèi)星）與meo（中圓地球軌道衛(wèi)星）構(gòu)成混合星座，不同星座觀測(cè)值與高度角隨機(jī)模型的相關(guān)程度存在差異。

3、在bds/imu緊組合過(guò)程中，如果混合星座使用同一種高度角隨機(jī)模型參數(shù)，則不能真實(shí)的反應(yīng)觀測(cè)值精度，對(duì)緊組合濾波器收斂速度與定位精度都將產(chǎn)生影響。

4、同時(shí)，由于外界觀測(cè)環(huán)境干擾，多路徑誤差會(huì)影響偽距觀測(cè)值精度。在緊組合濾波過(guò)程中，如果異常的偽距觀測(cè)值未被探測(cè)，并參與到濾波量測(cè)更新中，可能會(huì)導(dǎo)致組合定位精度下降甚至引發(fā)組合濾波異常。因此，異常的偽距觀測(cè)值參與到bds/imu緊組合濾波解算中將對(duì)系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種慣導(dǎo)輔助北斗異構(gòu)星座偽距抗差方法，能夠提高bds/imu緊組定位系統(tǒng)的定位可靠性與穩(wěn)定性。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種慣導(dǎo)輔助北斗異構(gòu)星座偽距抗差方法，包括，構(gòu)建噪聲矩陣r，依據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)信號(hào)區(qū)分衛(wèi)星并構(gòu)建異構(gòu)星座模型，計(jì)算出異構(gòu)星座模型的標(biāo)準(zhǔn)差，通過(guò)誤差傳播定律和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算偽距觀測(cè)值標(biāo)準(zhǔn)差，基于標(biāo)準(zhǔn)差構(gòu)建噪聲矩陣r；

3、構(gòu)建抗差因子，獲取北斗偽距觀測(cè)值和慣導(dǎo)位置觀測(cè)值，通過(guò)慣導(dǎo)位置觀測(cè)值輔助獲取北斗的偽距觀測(cè)值殘差，依據(jù)偽距觀測(cè)值殘差構(gòu)建抗差因子；

4、組合濾波，依據(jù)噪聲矩陣r和抗差因子構(gòu)建等價(jià)協(xié)方差陣，基于等價(jià)協(xié)方差陣進(jìn)行組合濾波解算，獲取組合導(dǎo)航結(jié)果。

5、進(jìn)一步的，所述標(biāo)準(zhǔn)差公式：

6、，

7、，

8、其中，表示異構(gòu)星座因子，e表示衛(wèi)星高度角，，，，表示噪聲因子，表示載噪比，表示geo衛(wèi)星因子，表示igeo衛(wèi)星因子，表示meo衛(wèi)星因子，表示星座標(biāo)識(shí)。

9、進(jìn)一步的，所述噪聲矩陣r公式：

10、，

11、，

12、其中，表示電離層改正模型標(biāo)準(zhǔn)差，表示對(duì)流層改正模型標(biāo)準(zhǔn)差，表示碼偏差改正標(biāo)準(zhǔn)差，表示星歷標(biāo)準(zhǔn)差。

13、進(jìn)一步的，所述抗差因子公式：

14、，

15、其中，和表示抗差系數(shù)，表示標(biāo)準(zhǔn)化殘差。

16、進(jìn)一步的，所述標(biāo)準(zhǔn)化殘差公式：

17、，

18、其中：，為位置設(shè)計(jì)矩陣，，為單位矩陣，，，為偽距觀測(cè)值協(xié)方差矩陣，為慣導(dǎo)位置協(xié)方差矩陣，表示偽距觀測(cè)值殘差；

19、所述偽距觀測(cè)值殘差公式：

20、，

21、其中，由位置改正數(shù)，接收機(jī)鐘差改正數(shù)，接收機(jī)鐘漂改正數(shù)組成，，表示慣導(dǎo)預(yù)測(cè)的接收機(jī)天線位置至北斗可用觀測(cè)衛(wèi)星的距離，表示北斗接收機(jī)天線位置至北斗可用觀測(cè)衛(wèi)星的距離估值。

22、進(jìn)一步的，所述等價(jià)協(xié)方差陣公式：

23、。

24、進(jìn)一步的，所述濾波解算公式：

25、，

26、，

27、，

28、其中，表示濾波增益矩陣，表示狀態(tài)方差預(yù)測(cè)值，表示觀測(cè)系數(shù)矩陣，表示狀態(tài)方差估值，表示狀態(tài)預(yù)測(cè)值，表示狀態(tài)估值，表示觀測(cè)向量矩陣，表示單位矩陣。

29、進(jìn)一步的，所述觀測(cè)向量矩陣公式：

30、，

31、，

32、其中，表示接收機(jī)偽距觀測(cè)值，表示慣導(dǎo)預(yù)測(cè)接收機(jī)天線位置至第i顆北斗衛(wèi)星的距離，表示電離層改正參數(shù)，表示對(duì)流層改正參數(shù)，表示真空光速，表示衛(wèi)星鐘差。

33、本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

34、bds/imu緊組定位系統(tǒng)通過(guò)使用慣導(dǎo)采集陀螺加表數(shù)據(jù)與北斗接收機(jī)采集的偽距觀測(cè)值進(jìn)行組合解算。針對(duì)北斗系統(tǒng)衛(wèi)星星座特性，建立北斗異構(gòu)星座隨機(jī)模型。能夠更加精密的反饋出衛(wèi)星觀測(cè)值精度，提升組合導(dǎo)航系統(tǒng)精度與可靠性。

35、由于外界環(huán)境干擾，衛(wèi)星觀測(cè)值受多路徑誤差等影響，實(shí)際測(cè)試中偽距觀測(cè)值難免含有粗差。若異常的偽距觀測(cè)值未被探測(cè)，并參與到濾波量測(cè)更新中，可能會(huì)導(dǎo)致組合定位精度下降甚至引發(fā)組合濾波異常。依據(jù)異構(gòu)星座模型計(jì)算出星座的噪聲矩陣r，通過(guò)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輔助計(jì)算衛(wèi)導(dǎo)的偽距觀測(cè)值殘差。依據(jù)偽距觀測(cè)值殘差構(gòu)建抗差因子，噪聲矩陣r和抗差因子構(gòu)建等價(jià)協(xié)方差陣，將等價(jià)協(xié)方差陣帶入濾波公式，進(jìn)行濾波解算，可有效降低粗差觀測(cè)對(duì)組合系統(tǒng)的影響，提高bds/imu緊組定位系統(tǒng)的定位可靠性與穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種慣導(dǎo)輔助北斗異構(gòu)星座偽距抗差方法，其特征在于，包括，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣導(dǎo)輔助北斗異構(gòu)星座偽距抗差方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)差公式：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣導(dǎo)輔助北斗異構(gòu)星座偽距抗差方法，其特征在于，所述噪聲矩陣r公式：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣導(dǎo)輔助北斗異構(gòu)星座偽距抗差方法，其特征在于，所述抗差因子公式：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種慣導(dǎo)輔助北斗異構(gòu)星座偽距抗差方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)化殘差公式：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣導(dǎo)輔助北斗異構(gòu)星座偽距抗差方法，其特征在于，所述等價(jià)協(xié)方差陣公式：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣導(dǎo)輔助北斗異構(gòu)星座偽距抗差方法，其特征在于，所述濾波解算公式：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種慣導(dǎo)輔助北斗異構(gòu)星座偽距抗差方法，其特征在于，所述觀測(cè)向量矩陣公式：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種慣導(dǎo)輔助北斗異構(gòu)星座偽距抗差方法，構(gòu)建噪聲矩陣R，依據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)信號(hào)區(qū)分衛(wèi)星并構(gòu)建異構(gòu)星座模型，計(jì)算出異構(gòu)星座模型的標(biāo)準(zhǔn)差，通過(guò)誤差傳播定律和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算偽距觀測(cè)值標(biāo)準(zhǔn)差，基于標(biāo)準(zhǔn)差構(gòu)建噪聲矩陣R；構(gòu)建抗差因子，獲取北斗偽距觀測(cè)值和慣導(dǎo)位置觀測(cè)值，通過(guò)慣導(dǎo)位置觀測(cè)值輔助獲取北斗的偽距觀測(cè)值殘差，依據(jù)偽距觀測(cè)值殘差構(gòu)建抗差因子；組合濾波，依據(jù)噪聲矩陣R和抗差因子構(gòu)建等價(jià)協(xié)方差陣，基于等價(jià)協(xié)方差陣進(jìn)行組合濾波解算，獲取組合導(dǎo)航結(jié)果。本發(fā)明能夠提高BDS/IMU緊組定位系統(tǒng)的定位可靠性與穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：程鑫,肖曉,胡慶,申小明,宋偉,劉閣旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華芯拓遠(yuǎn)（天津）科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6