本發(fā)明涉及導(dǎo)航領(lǐng)域，具體涉及一種便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的單雙工自動(dòng)適配電路及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

人們對(duì)導(dǎo)航的研究越來(lái)越多一方面，人們希望降低導(dǎo)航成本，另一方面，人們希望導(dǎo)航系統(tǒng)能夠提供精確的定位功能。

為了盡可能提高衛(wèi)星定位的精度，目前已發(fā)展出了多種衛(wèi)星定位增強(qiáng)技術(shù)，例如，局域差分GPS，廣域差分GPS等，可大幅度衛(wèi)星定位的精度。然而，具備衛(wèi)星定位增強(qiáng)功能的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高昂的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的單雙工自動(dòng)適配電路及系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的單雙工自動(dòng)適配電路及系統(tǒng)，包括適配電路和與適配電路相連的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)，其特征在于，所述適配電路包括：主控模塊，與所述主控模塊相連的第一電子開(kāi)關(guān)、第二電子開(kāi)關(guān)，所述第二電子開(kāi)關(guān)還與USB接口模塊相連，所述USB接口模塊還與電源控制模塊相連；第一電子開(kāi)關(guān)根據(jù)接收的信號(hào)與發(fā)送的信號(hào)是否相同來(lái)判斷是單工通訊還是雙工通訊，當(dāng)發(fā)送的信號(hào)與收到的信號(hào)相同時(shí)，則外部設(shè)備是通過(guò)單工形式來(lái)連接便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，維持第一電子開(kāi)關(guān)的控制電平；如果發(fā)送的信號(hào)與收到的信號(hào)不同，則外部設(shè)備是通過(guò)雙工通訊形式來(lái)接連的便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，斷開(kāi)第一個(gè)電子開(kāi)關(guān)連接，使連接設(shè)備一直發(fā)送串行數(shù)據(jù)給PND，測(cè)試讀取RX的信號(hào)，如果RX有收到信號(hào)，則系統(tǒng)連接正常，如果RX沒(méi)有收到信號(hào)，改變第二個(gè)電子開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)，使TX，RX信號(hào)反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)雙工的有效連接。

本發(fā)明的有益效果為：定位精度高，成本低，便于生產(chǎn)和維護(hù)。

附圖說(shuō)明

利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發(fā)明適配電路的示意圖；

圖2是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1、衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11、衛(wèi)星測(cè)量偽距誤差消除單元12、位置解算粗差消除單元13。

具體實(shí)施方式

結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

應(yīng)用場(chǎng)景1

參見(jiàn)圖1、圖2，本應(yīng)用場(chǎng)景的一個(gè)實(shí)施例的一種便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的單雙工自動(dòng)適配電路及系統(tǒng)，包括適配電路和與適配電路相連的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)，其特征在于，所述適配電路包括：主控模塊，與所述主控模塊相連的第一電子開(kāi)關(guān)、第二電子開(kāi)關(guān)，所述第二電子開(kāi)關(guān)還與USB接口模塊相連，所述USB接口模塊還與電源控制模塊相連；第一電子開(kāi)關(guān)根據(jù)接收的信號(hào)與發(fā)送的信號(hào)是否相同來(lái)判斷是單工通訊還是雙工通訊，當(dāng)發(fā)送的信號(hào)與收到的信號(hào)相同時(shí)，則外部設(shè)備是通過(guò)單工形式來(lái)連接便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，維持第一電子開(kāi)關(guān)的控制電平；如果發(fā)送的信號(hào)與收到的信號(hào)不同，則外部設(shè)備是通過(guò)雙工通訊形式來(lái)接連的便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，斷開(kāi)第一個(gè)電子開(kāi)關(guān)連接，使連接設(shè)備一直發(fā)送串行數(shù)據(jù)給PND，測(cè)試讀取RX的信號(hào)，如果RX有收到信號(hào)，則系統(tǒng)連接正常，如果RX沒(méi)有收到信號(hào)，改變第二個(gè)電子開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)，使TX，RX信號(hào)反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)雙工的有效連接。

優(yōu)選地，所述主控模塊包括主控MCU，所述主控MCU包括與外部電子設(shè)備的通信引腳、與第一電子開(kāi)關(guān)相接的引腳以及與第二電子開(kāi)關(guān)相接的引腳。

本發(fā)明上述實(shí)施例定位精度高，成本低，便于生產(chǎn)和維護(hù)。

優(yōu)選地，所述第一電子開(kāi)關(guān)包括：電子開(kāi)關(guān)芯片U8，所述U8包括信號(hào)接收引腳RX，引號(hào)發(fā)送引腳TX。

本優(yōu)選實(shí)施例開(kāi)關(guān)動(dòng)作更為靈敏。

優(yōu)選的，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1包括衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11、衛(wèi)星測(cè)量偽距誤差消除單元12、位置解算粗差消除單元13，所述衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11用于同時(shí)處理多顆衛(wèi)星的偽距觀測(cè)，獲取衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)；所述衛(wèi)星測(cè)量偽距誤差消除單元12用于消除衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差；所述位置解算粗差消除單元13用于采用最小二乘法對(duì)消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行位置解算，并在解算過(guò)程中進(jìn)行粗差消除，最終獲取所述高精度坐標(biāo)。

本優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)建了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的主要架構(gòu)。

優(yōu)選的，所述衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11采用的衛(wèi)星偽距的測(cè)量計(jì)算公式為：

${\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}=r^{\left(M\right)}+c({\mathrm{\δt}}_s-{\mathrm{\δt}}^{\left(M\right)})+c\left(Y^{\left(M\right)}\right)+n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}$

式中，M＝1，2，…，m為所有觀測(cè)到衛(wèi)星的臨時(shí)編號(hào)，ρ^(M)為每顆可見(jiàn)衛(wèi)星的測(cè)量偽距，r^(M)代表每顆衛(wèi)星位置與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1位置的幾何距離，δt_s為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1時(shí)鐘與GPS時(shí)鐘的鐘差，δt^(M)為每顆衛(wèi)星與GPS時(shí)鐘的鐘差，Y^(M)為信號(hào)延時(shí)誤差，Y^(M)＝C^(M)+D^(M)+Z^(M)+R^(M)，C^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)磁層的延時(shí)，D^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)電離層的延時(shí)，Z^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)中性層的延時(shí)，R^(M)為地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)的延時(shí)，為對(duì)每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)的偽距測(cè)量噪聲；

其中，X為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的位置坐標(biāo)向量，X^(M)為衛(wèi)星M的位置坐標(biāo)向量。

本優(yōu)選實(shí)施例提出了可見(jiàn)衛(wèi)星的測(cè)量偽距的計(jì)算公式，在偽距的計(jì)算中考慮了各種延時(shí)誤差，減少了初始定位的時(shí)間，減少了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的能量損耗，增加了待機(jī)時(shí)間，提高了衛(wèi)星偽距的測(cè)量精度。

優(yōu)選的，所述消除衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差包括：

(1)第一次對(duì)誤差進(jìn)行消除：

由于衛(wèi)星軌道攝動(dòng)，衛(wèi)星在軌位置與真實(shí)位置會(huì)存在偏差p₁，采取差分定位法進(jìn)行消除，誤差消減后偏差為p′₁；

由于存在時(shí)鐘漂移和相對(duì)論效應(yīng)，各個(gè)衛(wèi)星時(shí)鐘不可能與GPS時(shí)間嚴(yán)格同步，存在鐘差p₂，由衛(wèi)星發(fā)布的導(dǎo)航電文進(jìn)行消除，誤差消減后偏差為p′₂；

由于各誤差對(duì)定位精度影響不同，設(shè)定閾值T₁，并引入誤差評(píng)估因子P：

P＝(p₁-p′₁)×(p₂-p′₂)

若P≤T₁，則完成第一次的誤差消除，否則，需繼續(xù)進(jìn)行第一次的誤差消除；其中設(shè)定T₁的取值范圍為[30m,50m]；

除δt_s無(wú)法通過(guò)接收的可見(jiàn)星信息進(jìn)行修正，可得：

$\sqrt{(x^{\left(M\right)}-x_s)+(y^{\left(M\right)}-y_s)+(z^{\left(M\right)}-z_s)}+{\mathrm{\δt}}_s={\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}$

對(duì)其使用Taylor展開(kāi)并進(jìn)行一階化線性化截?cái)?，忽略剩下的高階項(xiàng)，從而使偽距測(cè)量方程線性化求解：Δρ^(M)＝H·ΔX

和分別為k和k-1時(shí)刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1相對(duì)衛(wèi)星M的偽距，ΔX＝X_k-X_k-1，X_k和X_k-1分別為k和k-1時(shí)刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的位置；

(2)第二次對(duì)誤差進(jìn)行消除：

經(jīng)過(guò)第一次誤差消除，易得：

$n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}={\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}-\left|\right|X^{\left(M\right)}-X\left|\right|-{\mathrm{\δt}}_s$

為了研究方便，假設(shè)測(cè)量誤差符合獨(dú)立分布的條件，并且符合正態(tài)分布：

$n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}~N(0,{\left({\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}\right)}^2)$

式中，為標(biāo)準(zhǔn)差，M為可見(jiàn)星的個(gè)數(shù)，令：

$\frac{n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}}{w^{\left(M\right)}}~N(0,{\mathrm{\σ}}_0^2)$

w^(M)為每個(gè)測(cè)量值對(duì)應(yīng)的權(quán)重，σ₀為標(biāo)準(zhǔn)差，ΔX通過(guò)下式求解：

$\frac{1}{w^{\left(M\right)}}{\mathrm{\Δ\ρ}}^{\left(M\right)}=\frac{1}{w^{\left(M\right)}}H\·\mathrm{\Δ}X$

每一個(gè)輸出測(cè)量值ρ^(M)對(duì)應(yīng)一個(gè)權(quán)重w^(M)，并希望權(quán)重w^(M)倒數(shù)越大的值在解算中作用越大，若ρ^(M)測(cè)量誤差越小，w^(M)應(yīng)越??；

其中，影響偽距測(cè)量精度的因素包括：與GPS衛(wèi)星本身有關(guān)的誤差E₁、與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1有關(guān)的誤差E₂、與衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)的誤差E₃、包括地球潮汐在內(nèi)其它誤差E₄；

其中，E₁通過(guò)導(dǎo)航電文中測(cè)距精度因子N提供給用戶，

E₁越小時(shí)，測(cè)量誤差越小，這滿足加權(quán)算法中對(duì)權(quán)重因子的選擇要求；

E₂由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1本身預(yù)測(cè)和實(shí)際測(cè)量值得到的，每次測(cè)量誤差都會(huì)得到與該測(cè)量誤差相關(guān)的一組誤差值，這樣就每次測(cè)量都可以得到與之對(duì)應(yīng)的測(cè)量誤差的標(biāo)準(zhǔn)差σ^(M)：

w^(M)＝σ^(M)

以該標(biāo)準(zhǔn)差作為權(quán)重因子；

E₃用載噪比表示，采用SIGMA-ε模型進(jìn)行誤差衡量，

${\left({\mathrm{\σ}}^{\left(M\right)}\right)}^2=a+b\·{10}^{(-\frac{C}{N_{0,i}})/10}$

a、b為模型參數(shù)，N_0,i為測(cè)量的載噪比，當(dāng)載噪比越大時(shí)，測(cè)量誤差也就越小，滿足了加權(quán)算法中對(duì)權(quán)重因子的選擇要求；

E₄以地球潮汐為例，潮汐引起測(cè)站位移，位移越小，引起的誤差越小，符合權(quán)重因子選取要求；

設(shè)E₁、E₂、E₃、E₄的權(quán)重因子分別為對(duì)其進(jìn)行重新加權(quán)，得到：

$w_{add}^{\left(M\right)}=a_1\·w_{E_1}^{\left(M\right)}+a_2\·w_{E_2}^{\left(M\right)}+a_3\·w_{E_3}^{\left(M\right)}+a_4\·w_{E_4}^{\left(M\right)}$

其中，系數(shù)

(3)確定誤差消減后的定位誤差：

確定兩次誤差消減對(duì)定位精度的影響因子分別為Q₁和Q₂，綜合影響因子：

Q＝Q₁×Q₂

定位精度用距離均方根(DRMS)表示，誤差消減前后定位誤差存在如下關(guān)系：

DRMS_h＝Q×DRMS_q

DRMS_q和DRMS_h分別表示誤差消減前后定位誤差。

本優(yōu)選實(shí)施例通過(guò)對(duì)衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差進(jìn)行消除，提高了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的靈敏度，進(jìn)一步提高了衛(wèi)星偽距的測(cè)量精度，從而提高了定位精度。

優(yōu)選的，所述位置解算粗差消除單元13以計(jì)算機(jī)和濾波器為載體，包括依次連接的預(yù)處理子單元、位置解算子單元、粗差判斷及消除子單元和濾波子單元；所述預(yù)處理子單元用于對(duì)所述消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除數(shù)據(jù)異常的衛(wèi)星；所述位置解算子單元用于根據(jù)預(yù)處理后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)，采用最小二乘法和初始權(quán)矩陣進(jìn)行初始化的定位求解；所述粗差判斷及消除子單元用于判斷位置解算子單元輸出的定位求解結(jié)果是否存在粗差，若存在粗差，剔除出現(xiàn)粗差的故障衛(wèi)星，若不存在粗差，采用最小二乘法及新的權(quán)矩陣進(jìn)行迭代計(jì)算，直到定位位置的增量小于預(yù)設(shè)的足夠小的閥值T₂時(shí)終止迭代，從而確定優(yōu)選的衛(wèi)星，進(jìn)而得到并輸出定位結(jié)果；所述濾波子單元用于對(duì)所述定位結(jié)果采用卡爾曼濾波進(jìn)行濾波計(jì)算，并輸出最終的定位結(jié)果；

其中，所述采用最小二乘法和初始權(quán)矩陣進(jìn)行初始化的定位求解，包括：獲取衛(wèi)星偽距測(cè)量誤差方程的系數(shù)陣和常數(shù)項(xiàng)，根據(jù)衛(wèi)星高度角獲取所述初始權(quán)矩陣；根據(jù)最小二乘法進(jìn)行定位求解；

其中，所述判斷位置解算子單元輸出的定位求解結(jié)果是否存在粗差，包括：根據(jù)衛(wèi)星的數(shù)目和相應(yīng)的納偽概率和棄真概率進(jìn)行粗差檢驗(yàn)，對(duì)檢驗(yàn)的粗差，根據(jù)衛(wèi)星偽距測(cè)量誤差方程和初始化矩陣計(jì)算出新矩陣，計(jì)算新矩陣各向量之間的距離，采用K-means聚類方法對(duì)所述各向量之間的距離進(jìn)行聚類分析，判斷向量之間的親疏關(guān)系，從而完成粗差識(shí)別。

本優(yōu)選實(shí)施例將最小二乘法、迭代運(yùn)算、聚類方法和濾波計(jì)算相結(jié)合，提高衛(wèi)星優(yōu)選和定位的精度，在消除偽距測(cè)量誤差后、迭代運(yùn)算之前進(jìn)行是否存在粗差的判斷，并隔離存在粗差的故障衛(wèi)星，減小了計(jì)算量，進(jìn)一步提高定位準(zhǔn)確度。

在此應(yīng)用場(chǎng)景中，設(shè)定閾值T₁的取值為30mm，定位速度相對(duì)提高了10％，定位精度相對(duì)提高了12％。

應(yīng)用場(chǎng)景2

參見(jiàn)圖1、圖2，本應(yīng)用場(chǎng)景的一個(gè)實(shí)施例的一種便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的單雙工自動(dòng)適配電路及系統(tǒng)，包括適配電路和與適配電路相連的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)，其特征在于，所述適配電路包括：主控模塊，與所述主控模塊相連的第一電子開(kāi)關(guān)、第二電子開(kāi)關(guān)，所述第二電子開(kāi)關(guān)還與USB接口模塊相連，所述USB接口模塊還與電源控制模塊相連；第一電子開(kāi)關(guān)根據(jù)接收的信號(hào)與發(fā)送的信號(hào)是否相同來(lái)判斷是單工通訊還是雙工通訊，當(dāng)發(fā)送的信號(hào)與收到的信號(hào)相同時(shí)，則外部設(shè)備是通過(guò)單工形式來(lái)連接便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，維持第一電子開(kāi)關(guān)的控制電平；如果發(fā)送的信號(hào)與收到的信號(hào)不同，則外部設(shè)備是通過(guò)雙工通訊形式來(lái)接連的便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，斷開(kāi)第一個(gè)電子開(kāi)關(guān)連接，使連接設(shè)備一直發(fā)送串行數(shù)據(jù)給PND，測(cè)試讀取RX的信號(hào)，如果RX有收到信號(hào)，則系統(tǒng)連接正常，如果RX沒(méi)有收到信號(hào)，改變第二個(gè)電子開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)，使TX，RX信號(hào)反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)雙工的有效連接。

優(yōu)選地，所述主控模塊包括主控MCU，所述主控MCU包括與外部電子設(shè)備的通信引腳、與第一電子開(kāi)關(guān)相接的引腳以及與第二電子開(kāi)關(guān)相接的引腳。

本發(fā)明上述實(shí)施例定位精度高，成本低，便于生產(chǎn)和維護(hù)。

優(yōu)選地，所述第一電子開(kāi)關(guān)包括：電子開(kāi)關(guān)芯片U8，所述U8包括信號(hào)接收引腳RX，引號(hào)發(fā)送引腳TX。

本優(yōu)選實(shí)施例開(kāi)關(guān)動(dòng)作更為靈敏。

優(yōu)選的，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1包括衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11、衛(wèi)星測(cè)量偽距誤差消除單元12、位置解算粗差消除單元13，所述衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11用于同時(shí)處理多顆衛(wèi)星的偽距觀測(cè)，獲取衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)；所述衛(wèi)星測(cè)量偽距誤差消除單元12用于消除衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差；所述位置解算粗差消除單元13用于采用最小二乘法對(duì)消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行位置解算，并在解算過(guò)程中進(jìn)行粗差消除，最終獲取所述高精度坐標(biāo)。

本優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)建了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的主要架構(gòu)。

優(yōu)選的，所述衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11采用的衛(wèi)星偽距的測(cè)量計(jì)算公式為：

${\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}=r^{\left(M\right)}+c({\mathrm{\δt}}_s-{\mathrm{\δt}}^{\left(M\right)})+c\left(Y^{\left(M\right)}\right)+n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}$

式中，M＝1，2，…，m為所有觀測(cè)到衛(wèi)星的臨時(shí)編號(hào)，ρ^(M)為每顆可見(jiàn)衛(wèi)星的測(cè)量偽距，r^(M)代表每顆衛(wèi)星位置與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1位置的幾何距離，δt_s為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1時(shí)鐘與GPS時(shí)鐘的鐘差，δt^(M)為每顆衛(wèi)星與GPS時(shí)鐘的鐘差，Y^(M)為信號(hào)延時(shí)誤差，Y^(M)＝C^(M)+D^(M)+Z^(M)+R^(M)，C^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)磁層的延時(shí)，D^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)電離層的延時(shí)，Z^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)中性層的延時(shí)，R^(M)為地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)的延時(shí)，為對(duì)每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)的偽距測(cè)量噪聲；

其中，X為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的位置坐標(biāo)向量，X^(M)為衛(wèi)星M的位置坐標(biāo)向量。

本優(yōu)選實(shí)施例提出了可見(jiàn)衛(wèi)星的測(cè)量偽距的計(jì)算公式，在偽距的計(jì)算中考慮了各種延時(shí)誤差，減少了初始定位的時(shí)間，減少了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的能量損耗，增加了待機(jī)時(shí)間，提高了衛(wèi)星偽距的測(cè)量精度。

優(yōu)選的，所述消除衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差包括：

(1)第一次對(duì)誤差進(jìn)行消除：

由于衛(wèi)星軌道攝動(dòng)，衛(wèi)星在軌位置與真實(shí)位置會(huì)存在偏差p₁，采取差分定位法進(jìn)行消除，誤差消減后偏差為p′₁；

由于存在時(shí)鐘漂移和相對(duì)論效應(yīng)，各個(gè)衛(wèi)星時(shí)鐘不可能與GPS時(shí)間嚴(yán)格同步，存在鐘差p₂，由衛(wèi)星發(fā)布的導(dǎo)航電文進(jìn)行消除，誤差消減后偏差為p′₂；

由于各誤差對(duì)定位精度影響不同，設(shè)定閾值T₁，并引入誤差評(píng)估因子P：

P＝(p₁-p′₁)×(p₂-p′₂)

若P≤T₁，則完成第一次的誤差消除，否則，需繼續(xù)進(jìn)行第一次的誤差消除；其中設(shè)定T₁的取值范圍為[30m,50m]；

除δt_s無(wú)法通過(guò)接收的可見(jiàn)星信息進(jìn)行修正，可得：

$\sqrt{(x^{\left(M\right)}-x_s)+(y^{\left(M\right)}-y_s)+(z^{\left(M\right)}-z_s)}+{\mathrm{\δt}}_s={\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}$

對(duì)其使用Taylor展開(kāi)并進(jìn)行一階化線性化截?cái)?，忽略剩下的高階項(xiàng)，從而使偽距測(cè)量方程線性化求解：Δρ^(M)＝H·ΔX

和分別為k和k-1時(shí)刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1相對(duì)衛(wèi)星M的偽距，ΔX＝X_k-X_k-1，X_k和X_k-1分別為k和k-1時(shí)刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的位置；

(2)第二次對(duì)誤差進(jìn)行消除：

經(jīng)過(guò)第一次誤差消除，易得：

$n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}={\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}-\left|\right|X^{\left(M\right)}-X\left|\right|-{\mathrm{\δt}}_s$

為了研究方便，假設(shè)測(cè)量誤差符合獨(dú)立分布的條件，并且符合正態(tài)分布：

$n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}~N(0,{\left({\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}\right)}^2)$

式中，為標(biāo)準(zhǔn)差，M為可見(jiàn)星的個(gè)數(shù)，令：

$\frac{n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}}{w^{\left(M\right)}}~N(0,{\mathrm{\σ}}_0^2)$

w^(M)為每個(gè)測(cè)量值對(duì)應(yīng)的權(quán)重，σ₀為標(biāo)準(zhǔn)差，ΔX通過(guò)下式求解：

$\frac{1}{w^{\left(M\right)}}{\mathrm{\Δ\ρ}}^{\left(M\right)}=\frac{1}{w^{\left(M\right)}}H\·\mathrm{\Δ}X$

每一個(gè)輸出測(cè)量值ρ^(M)對(duì)應(yīng)一個(gè)權(quán)重w^(M)，并希望權(quán)重w^(M)倒數(shù)越大的值在解算中作用越大，若ρ^(M)測(cè)量誤差越小，w^(M)應(yīng)越?。?/p>

其中，影響偽距測(cè)量精度的因素包括：與GPS衛(wèi)星本身有關(guān)的誤差E₁、與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1有關(guān)的誤差E₂、與衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)的誤差E₃、包括地球潮汐在內(nèi)其它誤差E₄；

其中，E₁通過(guò)導(dǎo)航電文中測(cè)距精度因子N提供給用戶，

E₁越小時(shí)，測(cè)量誤差越小，這滿足加權(quán)算法中對(duì)權(quán)重因子的選擇要求；

E₂由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1本身預(yù)測(cè)和實(shí)際測(cè)量值得到的，每次測(cè)量誤差都會(huì)得到與該測(cè)量誤差相關(guān)的一組誤差值，這樣就每次測(cè)量都可以得到與之對(duì)應(yīng)的測(cè)量誤差的標(biāo)準(zhǔn)差σ^(M)：

w^(M)＝σ^(M)

以該標(biāo)準(zhǔn)差作為權(quán)重因子；

E₃用載噪比表示，采用SIGMA-ε模型進(jìn)行誤差衡量，

${\left({\mathrm{\σ}}^{\left(M\right)}\right)}^2=a+b\·{10}^{(-\frac{C}{N_{0,i}})/10}$

a、b為模型參數(shù)，N_0,i為測(cè)量的載噪比，當(dāng)載噪比越大時(shí)，測(cè)量誤差也就越小，滿足了加權(quán)算法中對(duì)權(quán)重因子的選擇要求；

E₄以地球潮汐為例，潮汐引起測(cè)站位移，位移越小，引起的誤差越小，符合權(quán)重因子選取要求；

設(shè)E₁、E₂、E₃、E₄的權(quán)重因子分別為對(duì)其進(jìn)行重新加權(quán)，得到：

$w_{add}^{\left(M\right)}=a_1\·w_{E_1}^{\left(M\right)}+a_2\·w_{E_2}^{\left(M\right)}+a_3\·w_{E_3}^{\left(M\right)}+a_4\·w_{E_4}^{\left(M\right)}$

其中，系數(shù)

(3)確定誤差消減后的定位誤差：

確定兩次誤差消減對(duì)定位精度的影響因子分別為Q₁和Q₂，綜合影響因子：

Q＝Q₁×Q₂

定位精度用距離均方根(DRMS)表示，誤差消減前后定位誤差存在如下關(guān)系：

DRMS_h＝Q×DRMS_q

DRMS_q和DRMS_h分別表示誤差消減前后定位誤差。

本優(yōu)選實(shí)施例通過(guò)對(duì)衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差進(jìn)行消除，提高了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的靈敏度，進(jìn)一步提高了衛(wèi)星偽距的測(cè)量精度，從而提高了定位精度。

優(yōu)選的，所述位置解算粗差消除單元13以計(jì)算機(jī)和濾波器為載體，包括依次連接的預(yù)處理子單元、位置解算子單元、粗差判斷及消除子單元和濾波子單元；所述預(yù)處理子單元用于對(duì)所述消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除數(shù)據(jù)異常的衛(wèi)星；所述位置解算子單元用于根據(jù)預(yù)處理后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)，采用最小二乘法和初始權(quán)矩陣進(jìn)行初始化的定位求解；所述粗差判斷及消除子單元用于判斷位置解算子單元輸出的定位求解結(jié)果是否存在粗差，若存在粗差，剔除出現(xiàn)粗差的故障衛(wèi)星，若不存在粗差，采用最小二乘法及新的權(quán)矩陣進(jìn)行迭代計(jì)算，直到定位位置的增量小于預(yù)設(shè)的足夠小的閥值T₂時(shí)終止迭代，從而確定優(yōu)選的衛(wèi)星，進(jìn)而得到并輸出定位結(jié)果；所述濾波子單元用于對(duì)所述定位結(jié)果采用卡爾曼濾波進(jìn)行濾波計(jì)算，并輸出最終的定位結(jié)果；

其中，所述采用最小二乘法和初始權(quán)矩陣進(jìn)行初始化的定位求解，包括：獲取衛(wèi)星偽距測(cè)量誤差方程的系數(shù)陣和常數(shù)項(xiàng)，根據(jù)衛(wèi)星高度角獲取所述初始權(quán)矩陣；根據(jù)最小二乘法進(jìn)行定位求解；

其中，所述判斷位置解算子單元輸出的定位求解結(jié)果是否存在粗差，包括：根據(jù)衛(wèi)星的數(shù)目和相應(yīng)的納偽概率和棄真概率進(jìn)行粗差檢驗(yàn)，對(duì)檢驗(yàn)的粗差，根據(jù)衛(wèi)星偽距測(cè)量誤差方程和初始化矩陣計(jì)算出新矩陣，計(jì)算新矩陣各向量之間的距離，采用K-means聚類方法對(duì)所述各向量之間的距離進(jìn)行聚類分析，判斷向量之間的親疏關(guān)系，從而完成粗差識(shí)別。

本優(yōu)選實(shí)施例將最小二乘法、迭代運(yùn)算、聚類方法和濾波計(jì)算相結(jié)合，提高衛(wèi)星優(yōu)選和定位的精度，在消除偽距測(cè)量誤差后、迭代運(yùn)算之前進(jìn)行是否存在粗差的判斷，并隔離存在粗差的故障衛(wèi)星，減小了計(jì)算量，進(jìn)一步提高定位準(zhǔn)確度。

在此應(yīng)用場(chǎng)景中，設(shè)定閾值T₁的取值為35mm，定位速度相對(duì)提高了9％，定位精度相對(duì)提高了11％。

應(yīng)用場(chǎng)景3

參見(jiàn)圖1、圖2，本應(yīng)用場(chǎng)景的一個(gè)實(shí)施例的一種便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的單雙工自動(dòng)適配電路及系統(tǒng)，包括適配電路和與適配電路相連的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)，其特征在于，所述適配電路包括：主控模塊，與所述主控模塊相連的第一電子開(kāi)關(guān)、第二電子開(kāi)關(guān)，所述第二電子開(kāi)關(guān)還與USB接口模塊相連，所述USB接口模塊還與電源控制模塊相連；第一電子開(kāi)關(guān)根據(jù)接收的信號(hào)與發(fā)送的信號(hào)是否相同來(lái)判斷是單工通訊還是雙工通訊，當(dāng)發(fā)送的信號(hào)與收到的信號(hào)相同時(shí)，則外部設(shè)備是通過(guò)單工形式來(lái)連接便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，維持第一電子開(kāi)關(guān)的控制電平；如果發(fā)送的信號(hào)與收到的信號(hào)不同，則外部設(shè)備是通過(guò)雙工通訊形式來(lái)接連的便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，斷開(kāi)第一個(gè)電子開(kāi)關(guān)連接，使連接設(shè)備一直發(fā)送串行數(shù)據(jù)給PND，測(cè)試讀取RX的信號(hào)，如果RX有收到信號(hào)，則系統(tǒng)連接正常，如果RX沒(méi)有收到信號(hào)，改變第二個(gè)電子開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)，使TX，RX信號(hào)反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)雙工的有效連接。

優(yōu)選地，所述主控模塊包括主控MCU，所述主控MCU包括與外部電子設(shè)備的通信引腳、與第一電子開(kāi)關(guān)相接的引腳以及與第二電子開(kāi)關(guān)相接的引腳。

本發(fā)明上述實(shí)施例定位精度高，成本低，便于生產(chǎn)和維護(hù)。

優(yōu)選地，所述第一電子開(kāi)關(guān)包括：電子開(kāi)關(guān)芯片U8，所述U8包括信號(hào)接收引腳RX，引號(hào)發(fā)送引腳TX。

本優(yōu)選實(shí)施例開(kāi)關(guān)動(dòng)作更為靈敏。

優(yōu)選的，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1包括衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11、衛(wèi)星測(cè)量偽距誤差消除單元12、位置解算粗差消除單元13，所述衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11用于同時(shí)處理多顆衛(wèi)星的偽距觀測(cè)，獲取衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)；所述衛(wèi)星測(cè)量偽距誤差消除單元12用于消除衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差；所述位置解算粗差消除單元13用于采用最小二乘法對(duì)消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行位置解算，并在解算過(guò)程中進(jìn)行粗差消除，最終獲取所述高精度坐標(biāo)。

本優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)建了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的主要架構(gòu)。

優(yōu)選的，所述衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11采用的衛(wèi)星偽距的測(cè)量計(jì)算公式為：

${\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}=r^{\left(M\right)}+c({\mathrm{\δt}}_s-{\mathrm{\δt}}^{\left(M\right)})+c\left(Y^{\left(M\right)}\right)+n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}$

式中，M＝1，2，…，m為所有觀測(cè)到衛(wèi)星的臨時(shí)編號(hào)，ρ^(M)為每顆可見(jiàn)衛(wèi)星的測(cè)量偽距，r^(M)代表每顆衛(wèi)星位置與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1位置的幾何距離，δt_s為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1時(shí)鐘與GPS時(shí)鐘的鐘差，δt^(M)為每顆衛(wèi)星與GPS時(shí)鐘的鐘差，Y^(M)為信號(hào)延時(shí)誤差，Y^(M)＝C^(M)+D^(M)+Z^(M)+R^(M)，C^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)磁層的延時(shí)，D^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)電離層的延時(shí)，Z^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)中性層的延時(shí)，R^(M)為地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)的延時(shí)，為對(duì)每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)的偽距測(cè)量噪聲；

其中，X為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的位置坐標(biāo)向量，X^(M)為衛(wèi)星M的位置坐標(biāo)向量。

本優(yōu)選實(shí)施例提出了可見(jiàn)衛(wèi)星的測(cè)量偽距的計(jì)算公式，在偽距的計(jì)算中考慮了各種延時(shí)誤差，減少了初始定位的時(shí)間，減少了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的能量損耗，增加了待機(jī)時(shí)間，提高了衛(wèi)星偽距的測(cè)量精度。

優(yōu)選的，所述消除衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差包括：

(1)第一次對(duì)誤差進(jìn)行消除：

由于衛(wèi)星軌道攝動(dòng)，衛(wèi)星在軌位置與真實(shí)位置會(huì)存在偏差p₁，采取差分定位法進(jìn)行消除，誤差消減后偏差為p′₁；

由于存在時(shí)鐘漂移和相對(duì)論效應(yīng)，各個(gè)衛(wèi)星時(shí)鐘不可能與GPS時(shí)間嚴(yán)格同步，存在鐘差p₂，由衛(wèi)星發(fā)布的導(dǎo)航電文進(jìn)行消除，誤差消減后偏差為p′₂；

由于各誤差對(duì)定位精度影響不同，設(shè)定閾值T₁，并引入誤差評(píng)估因子P：

P＝(p₁-p′₁)×(p₂-p′₂)

若P≤T₁，則完成第一次的誤差消除，否則，需繼續(xù)進(jìn)行第一次的誤差消除；其中設(shè)定T₁的取值范圍為[30m,50m]；

除δt_s無(wú)法通過(guò)接收的可見(jiàn)星信息進(jìn)行修正，可得：

$\sqrt{(x^{\left(M\right)}-x_s)+(y^{\left(M\right)}-y_s)+(z^{\left(M\right)}-z_s)}+{\mathrm{\δt}}_s={\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}$

對(duì)其使用Taylor展開(kāi)并進(jìn)行一階化線性化截?cái)?，忽略剩下的高階項(xiàng)，從而使偽距測(cè)量方程線性化求解：Δρ^(M)＝H·ΔX

和分別為k和k-1時(shí)刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1相對(duì)衛(wèi)星M的偽距，ΔX＝X_k-X_k-1，X_k和X_k-1分別為k和k-1時(shí)刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的位置；

(2)第二次對(duì)誤差進(jìn)行消除：

經(jīng)過(guò)第一次誤差消除，易得：

$n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}={\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}-\left|\right|X^{\left(M\right)}-X\left|\right|-{\mathrm{\δt}}_s$

為了研究方便，假設(shè)測(cè)量誤差符合獨(dú)立分布的條件，并且符合正態(tài)分布：

$n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}~N(0,{\left({\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}\right)}^2)$

式中，為標(biāo)準(zhǔn)差，M為可見(jiàn)星的個(gè)數(shù)，令：

$\frac{n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}}{w^{\left(M\right)}}~N(0,{\mathrm{\σ}}_0^2)$

w^(M)為每個(gè)測(cè)量值對(duì)應(yīng)的權(quán)重，σ₀為標(biāo)準(zhǔn)差，ΔX通過(guò)下式求解：

$\frac{1}{w^{\left(M\right)}}{\mathrm{\Δ\ρ}}^{\left(M\right)}=\frac{1}{w^{\left(M\right)}}H\·\mathrm{\Δ}X$

每一個(gè)輸出測(cè)量值ρ^(M)對(duì)應(yīng)一個(gè)權(quán)重w^(M)，并希望權(quán)重w^(M)倒數(shù)越大的值在解算中作用越大，若ρ^(M)測(cè)量誤差越小，w^(M)應(yīng)越?。?/p>

其中，影響偽距測(cè)量精度的因素包括：與GPS衛(wèi)星本身有關(guān)的誤差E₁、與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1有關(guān)的誤差E₂、與衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)的誤差E₃、包括地球潮汐在內(nèi)其它誤差E₄；

其中，E₁通過(guò)導(dǎo)航電文中測(cè)距精度因子N提供給用戶，

E₁越小時(shí)，測(cè)量誤差越小，這滿足加權(quán)算法中對(duì)權(quán)重因子的選擇要求；

E₂由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1本身預(yù)測(cè)和實(shí)際測(cè)量值得到的，每次測(cè)量誤差都會(huì)得到與該測(cè)量誤差相關(guān)的一組誤差值，這樣就每次測(cè)量都可以得到與之對(duì)應(yīng)的測(cè)量誤差的標(biāo)準(zhǔn)差σ^(M)：

w^(M)＝σ^(M)

以該標(biāo)準(zhǔn)差作為權(quán)重因子；

E₃用載噪比表示，采用SIGMA-ε模型進(jìn)行誤差衡量，

${\left({\mathrm{\σ}}^{\left(M\right)}\right)}^2=a+b\·{10}^{(-\frac{C}{N_{0,i}})/10}$

a、b為模型參數(shù)，N_0,i為測(cè)量的載噪比，當(dāng)載噪比越大時(shí)，測(cè)量誤差也就越小，滿足了加權(quán)算法中對(duì)權(quán)重因子的選擇要求；

E₄以地球潮汐為例，潮汐引起測(cè)站位移，位移越小，引起的誤差越小，符合權(quán)重因子選取要求；

設(shè)E₁、E₂、E₃、E₄的權(quán)重因子分別為對(duì)其進(jìn)行重新加權(quán)，得到：

$w_{add}^{\left(M\right)}=a_1\·w_{E_1}^{\left(M\right)}+a_2\·w_{E_2}^{\left(M\right)}+a_3\·w_{E_3}^{\left(M\right)}+a_4\·w_{E_4}^{\left(M\right)}$

其中，系數(shù)

(3)確定誤差消減后的定位誤差：

確定兩次誤差消減對(duì)定位精度的影響因子分別為Q₁和Q₂，綜合影響因子：

Q＝Q₁×Q₂

定位精度用距離均方根(DRMS)表示，誤差消減前后定位誤差存在如下關(guān)系：

DRMS_h＝Q×DRMS_q

DRMS_q和DRMS_h分別表示誤差消減前后定位誤差。

本優(yōu)選實(shí)施例通過(guò)對(duì)衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差進(jìn)行消除，提高了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的靈敏度，進(jìn)一步提高了衛(wèi)星偽距的測(cè)量精度，從而提高了定位精度。

優(yōu)選的，所述位置解算粗差消除單元13以計(jì)算機(jī)和濾波器為載體，包括依次連接的預(yù)處理子單元、位置解算子單元、粗差判斷及消除子單元和濾波子單元；所述預(yù)處理子單元用于對(duì)所述消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除數(shù)據(jù)異常的衛(wèi)星；所述位置解算子單元用于根據(jù)預(yù)處理后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)，采用最小二乘法和初始權(quán)矩陣進(jìn)行初始化的定位求解；所述粗差判斷及消除子單元用于判斷位置解算子單元輸出的定位求解結(jié)果是否存在粗差，若存在粗差，剔除出現(xiàn)粗差的故障衛(wèi)星，若不存在粗差，采用最小二乘法及新的權(quán)矩陣進(jìn)行迭代計(jì)算，直到定位位置的增量小于預(yù)設(shè)的足夠小的閥值T₂時(shí)終止迭代，從而確定優(yōu)選的衛(wèi)星，進(jìn)而得到并輸出定位結(jié)果；所述濾波子單元用于對(duì)所述定位結(jié)果采用卡爾曼濾波進(jìn)行濾波計(jì)算，并輸出最終的定位結(jié)果；

其中，所述采用最小二乘法和初始權(quán)矩陣進(jìn)行初始化的定位求解，包括：獲取衛(wèi)星偽距測(cè)量誤差方程的系數(shù)陣和常數(shù)項(xiàng)，根據(jù)衛(wèi)星高度角獲取所述初始權(quán)矩陣；根據(jù)最小二乘法進(jìn)行定位求解；

其中，所述判斷位置解算子單元輸出的定位求解結(jié)果是否存在粗差，包括：根據(jù)衛(wèi)星的數(shù)目和相應(yīng)的納偽概率和棄真概率進(jìn)行粗差檢驗(yàn)，對(duì)檢驗(yàn)的粗差，根據(jù)衛(wèi)星偽距測(cè)量誤差方程和初始化矩陣計(jì)算出新矩陣，計(jì)算新矩陣各向量之間的距離，采用K-means聚類方法對(duì)所述各向量之間的距離進(jìn)行聚類分析，判斷向量之間的親疏關(guān)系，從而完成粗差識(shí)別。

本優(yōu)選實(shí)施例將最小二乘法、迭代運(yùn)算、聚類方法和濾波計(jì)算相結(jié)合，提高衛(wèi)星優(yōu)選和定位的精度，在消除偽距測(cè)量誤差后、迭代運(yùn)算之前進(jìn)行是否存在粗差的判斷，并隔離存在粗差的故障衛(wèi)星，減小了計(jì)算量，進(jìn)一步提高定位準(zhǔn)確度。

在此應(yīng)用場(chǎng)景中，設(shè)定閾值T₁的取值為40mm，定位速度相對(duì)提高了13％，定位精度相對(duì)提高了13％。

應(yīng)用場(chǎng)景4

參見(jiàn)圖1、圖2，本應(yīng)用場(chǎng)景的一個(gè)實(shí)施例的一種便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的單雙工自動(dòng)適配電路及系統(tǒng)，包括適配電路和與適配電路相連的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)，其特征在于，所述適配電路包括：主控模塊，與所述主控模塊相連的第一電子開(kāi)關(guān)、第二電子開(kāi)關(guān)，所述第二電子開(kāi)關(guān)還與USB接口模塊相連，所述USB接口模塊還與電源控制模塊相連；第一電子開(kāi)關(guān)根據(jù)接收的信號(hào)與發(fā)送的信號(hào)是否相同來(lái)判斷是單工通訊還是雙工通訊，當(dāng)發(fā)送的信號(hào)與收到的信號(hào)相同時(shí)，則外部設(shè)備是通過(guò)單工形式來(lái)連接便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，維持第一電子開(kāi)關(guān)的控制電平；如果發(fā)送的信號(hào)與收到的信號(hào)不同，則外部設(shè)備是通過(guò)雙工通訊形式來(lái)接連的便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，斷開(kāi)第一個(gè)電子開(kāi)關(guān)連接，使連接設(shè)備一直發(fā)送串行數(shù)據(jù)給PND，測(cè)試讀取RX的信號(hào)，如果RX有收到信號(hào)，則系統(tǒng)連接正常，如果RX沒(méi)有收到信號(hào)，改變第二個(gè)電子開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)，使TX，RX信號(hào)反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)雙工的有效連接。

優(yōu)選地，所述主控模塊包括主控MCU，所述主控MCU包括與外部電子設(shè)備的通信引腳、與第一電子開(kāi)關(guān)相接的引腳以及與第二電子開(kāi)關(guān)相接的引腳。

本發(fā)明上述實(shí)施例定位精度高，成本低，便于生產(chǎn)和維護(hù)。

優(yōu)選地，所述第一電子開(kāi)關(guān)包括：電子開(kāi)關(guān)芯片U8，所述U8包括信號(hào)接收引腳RX，引號(hào)發(fā)送引腳TX。

本優(yōu)選實(shí)施例開(kāi)關(guān)動(dòng)作更為靈敏。

優(yōu)選的，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1包括衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11、衛(wèi)星測(cè)量偽距誤差消除單元12、位置解算粗差消除單元13，所述衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11用于同時(shí)處理多顆衛(wèi)星的偽距觀測(cè)，獲取衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)；所述衛(wèi)星測(cè)量偽距誤差消除單元12用于消除衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差；所述位置解算粗差消除單元13用于采用最小二乘法對(duì)消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行位置解算，并在解算過(guò)程中進(jìn)行粗差消除，最終獲取所述高精度坐標(biāo)。

本優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)建了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的主要架構(gòu)。

優(yōu)選的，所述衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11采用的衛(wèi)星偽距的測(cè)量計(jì)算公式為：

${\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}=r^{\left(M\right)}+c({\mathrm{\δt}}_s-{\mathrm{\δt}}^{\left(M\right)})+c\left(Y^{\left(M\right)}\right)+n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}$

式中，M＝1，2，…，m為所有觀測(cè)到衛(wèi)星的臨時(shí)編號(hào)，ρ^(M)為每顆可見(jiàn)衛(wèi)星的測(cè)量偽距，r^(M)代表每顆衛(wèi)星位置與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1位置的幾何距離，δt_s為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1時(shí)鐘與GPS時(shí)鐘的鐘差，δt^(M)為每顆衛(wèi)星與GPS時(shí)鐘的鐘差，Y^(M)為信號(hào)延時(shí)誤差，Y^(M)＝C^(M)+D^(M)+Z^(M)+R^(M)，C^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)磁層的延時(shí)，D^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)電離層的延時(shí)，Z^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)中性層的延時(shí)，R^(M)為地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)的延時(shí)，為對(duì)每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)的偽距測(cè)量噪聲；

其中，X為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的位置坐標(biāo)向量，X^(M)為衛(wèi)星M的位置坐標(biāo)向量。

本優(yōu)選實(shí)施例提出了可見(jiàn)衛(wèi)星的測(cè)量偽距的計(jì)算公式，在偽距的計(jì)算中考慮了各種延時(shí)誤差，減少了初始定位的時(shí)間，減少了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的能量損耗，增加了待機(jī)時(shí)間，提高了衛(wèi)星偽距的測(cè)量精度。

優(yōu)選的，所述消除衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差包括：

(1)第一次對(duì)誤差進(jìn)行消除：

由于衛(wèi)星軌道攝動(dòng)，衛(wèi)星在軌位置與真實(shí)位置會(huì)存在偏差p₁，采取差分定位法進(jìn)行消除，誤差消減后偏差為p′₁；

由于存在時(shí)鐘漂移和相對(duì)論效應(yīng)，各個(gè)衛(wèi)星時(shí)鐘不可能與GPS時(shí)間嚴(yán)格同步，存在鐘差p₂，由衛(wèi)星發(fā)布的導(dǎo)航電文進(jìn)行消除，誤差消減后偏差為p′₂；

由于各誤差對(duì)定位精度影響不同，設(shè)定閾值T₁，并引入誤差評(píng)估因子P：

P＝(p₁-p′₁)×(p₂-p′₂)

若P≤T₁，則完成第一次的誤差消除，否則，需繼續(xù)進(jìn)行第一次的誤差消除；其中設(shè)定T₁的取值范圍為[30m,50m]；

除δt_s無(wú)法通過(guò)接收的可見(jiàn)星信息進(jìn)行修正，可得：

$\sqrt{(x^{\left(M\right)}-x_s)+(y^{\left(M\right)}-y_s)+(z^{\left(M\right)}-z_s)}+{\mathrm{\δt}}_s={\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}$

對(duì)其使用Taylor展開(kāi)并進(jìn)行一階化線性化截?cái)啵雎允Ｏ碌母唠A項(xiàng)，從而使偽距測(cè)量方程線性化求解：Δρ^(M)＝H·ΔX

和分別為k和k-1時(shí)刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1相對(duì)衛(wèi)星M的偽距，ΔX＝X_k-X_k-1，X_k和X_k-1分別為k和k-1時(shí)刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的位置；

(2)第二次對(duì)誤差進(jìn)行消除：

經(jīng)過(guò)第一次誤差消除，易得：

$n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}={\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}-\left|\right|X^{\left(M\right)}-X\left|\right|-{\mathrm{\δt}}_s$

為了研究方便，假設(shè)測(cè)量誤差符合獨(dú)立分布的條件，并且符合正態(tài)分布：

$n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}~N(0,{\left({\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}\right)}^2)$

式中，為標(biāo)準(zhǔn)差，M為可見(jiàn)星的個(gè)數(shù)，令：

$\frac{n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}}{w^{\left(M\right)}}~N(0,{\mathrm{\σ}}_0^2)$

w^(M)為每個(gè)測(cè)量值對(duì)應(yīng)的權(quán)重，σ₀為標(biāo)準(zhǔn)差，ΔX通過(guò)下式求解：

$\frac{1}{w^{\left(M\right)}}{\mathrm{\Δ\ρ}}^{\left(M\right)}=\frac{1}{w^{\left(M\right)}}H\·\mathrm{\Δ}X$

每一個(gè)輸出測(cè)量值ρ^(M)對(duì)應(yīng)一個(gè)權(quán)重w^(M)，并希望權(quán)重w^(M)倒數(shù)越大的值在解算中作用越大，若ρ^(M)測(cè)量誤差越小，w^(M)應(yīng)越?。?/p>

其中，影響偽距測(cè)量精度的因素包括：與GPS衛(wèi)星本身有關(guān)的誤差E₁、與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1有關(guān)的誤差E₂、與衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)的誤差E₃、包括地球潮汐在內(nèi)其它誤差E₄；

其中，E₁通過(guò)導(dǎo)航電文中測(cè)距精度因子N提供給用戶，

E₁越小時(shí)，測(cè)量誤差越小，這滿足加權(quán)算法中對(duì)權(quán)重因子的選擇要求；

E₂由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1本身預(yù)測(cè)和實(shí)際測(cè)量值得到的，每次測(cè)量誤差都會(huì)得到與該測(cè)量誤差相關(guān)的一組誤差值，這樣就每次測(cè)量都可以得到與之對(duì)應(yīng)的測(cè)量誤差的標(biāo)準(zhǔn)差σ^(M)：

w^(M)＝σ^(M)

以該標(biāo)準(zhǔn)差作為權(quán)重因子；

E₃用載噪比表示，采用SIGMA-ε模型進(jìn)行誤差衡量，

${\left({\mathrm{\σ}}^{\left(M\right)}\right)}^2=a+b\·{10}^{(-\frac{C}{N_{0,i}})/10}$

a、b為模型參數(shù)，N_0,i為測(cè)量的載噪比，當(dāng)載噪比越大時(shí)，測(cè)量誤差也就越小，滿足了加權(quán)算法中對(duì)權(quán)重因子的選擇要求；

E₄以地球潮汐為例，潮汐引起測(cè)站位移，位移越小，引起的誤差越小，符合權(quán)重因子選取要求；

設(shè)E₁、E₂、E₃、E₄的權(quán)重因子分別為對(duì)其進(jìn)行重新加權(quán)，得到：

$w_{add}^{\left(M\right)}=a_1\·w_{E_1}^{\left(M\right)}+a_2\·w_{E_2}^{\left(M\right)}+a_3\·w_{E_3}^{\left(M\right)}+a_4\·w_{E_4}^{\left(M\right)}$

其中，系數(shù)

(3)確定誤差消減后的定位誤差：

確定兩次誤差消減對(duì)定位精度的影響因子分別為Q₁和Q₂，綜合影響因子：

Q＝Q₁×Q₂

定位精度用距離均方根(DRMS)表示，誤差消減前后定位誤差存在如下關(guān)系：

DRMS_h＝Q×DRMS_q

DRMS_q和DRMS_h分別表示誤差消減前后定位誤差。

本優(yōu)選實(shí)施例通過(guò)對(duì)衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差進(jìn)行消除，提高了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的靈敏度，進(jìn)一步提高了衛(wèi)星偽距的測(cè)量精度，從而提高了定位精度。

優(yōu)選的，所述位置解算粗差消除單元13以計(jì)算機(jī)和濾波器為載體，包括依次連接的預(yù)處理子單元、位置解算子單元、粗差判斷及消除子單元和濾波子單元；所述預(yù)處理子單元用于對(duì)所述消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除數(shù)據(jù)異常的衛(wèi)星；所述位置解算子單元用于根據(jù)預(yù)處理后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)，采用最小二乘法和初始權(quán)矩陣進(jìn)行初始化的定位求解；所述粗差判斷及消除子單元用于判斷位置解算子單元輸出的定位求解結(jié)果是否存在粗差，若存在粗差，剔除出現(xiàn)粗差的故障衛(wèi)星，若不存在粗差，采用最小二乘法及新的權(quán)矩陣進(jìn)行迭代計(jì)算，直到定位位置的增量小于預(yù)設(shè)的足夠小的閥值T₂時(shí)終止迭代，從而確定優(yōu)選的衛(wèi)星，進(jìn)而得到并輸出定位結(jié)果；所述濾波子單元用于對(duì)所述定位結(jié)果采用卡爾曼濾波進(jìn)行濾波計(jì)算，并輸出最終的定位結(jié)果；

其中，所述采用最小二乘法和初始權(quán)矩陣進(jìn)行初始化的定位求解，包括：獲取衛(wèi)星偽距測(cè)量誤差方程的系數(shù)陣和常數(shù)項(xiàng)，根據(jù)衛(wèi)星高度角獲取所述初始權(quán)矩陣；根據(jù)最小二乘法進(jìn)行定位求解；

其中，所述判斷位置解算子單元輸出的定位求解結(jié)果是否存在粗差，包括：根據(jù)衛(wèi)星的數(shù)目和相應(yīng)的納偽概率和棄真概率進(jìn)行粗差檢驗(yàn)，對(duì)檢驗(yàn)的粗差，根據(jù)衛(wèi)星偽距測(cè)量誤差方程和初始化矩陣計(jì)算出新矩陣，計(jì)算新矩陣各向量之間的距離，采用K-means聚類方法對(duì)所述各向量之間的距離進(jìn)行聚類分析，判斷向量之間的親疏關(guān)系，從而完成粗差識(shí)別。

本優(yōu)選實(shí)施例將最小二乘法、迭代運(yùn)算、聚類方法和濾波計(jì)算相結(jié)合，提高衛(wèi)星優(yōu)選和定位的精度，在消除偽距測(cè)量誤差后、迭代運(yùn)算之前進(jìn)行是否存在粗差的判斷，并隔離存在粗差的故障衛(wèi)星，減小了計(jì)算量，進(jìn)一步提高定位準(zhǔn)確度。

在此應(yīng)用場(chǎng)景中，設(shè)定閾值T₁的取值為45mm，定位速度相對(duì)提高了14％，定位精度相對(duì)提高了15％。

應(yīng)用場(chǎng)景5

參見(jiàn)圖1、圖2，本應(yīng)用場(chǎng)景的一個(gè)實(shí)施例的一種便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的單雙工自動(dòng)適配電路及系統(tǒng)，包括適配電路和與適配電路相連的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)，其特征在于，所述適配電路包括：主控模塊，與所述主控模塊相連的第一電子開(kāi)關(guān)、第二電子開(kāi)關(guān)，所述第二電子開(kāi)關(guān)還與USB接口模塊相連，所述USB接口模塊還與電源控制模塊相連；第一電子開(kāi)關(guān)根據(jù)接收的信號(hào)與發(fā)送的信號(hào)是否相同來(lái)判斷是單工通訊還是雙工通訊，當(dāng)發(fā)送的信號(hào)與收到的信號(hào)相同時(shí)，則外部設(shè)備是通過(guò)單工形式來(lái)連接便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，維持第一電子開(kāi)關(guān)的控制電平；如果發(fā)送的信號(hào)與收到的信號(hào)不同，則外部設(shè)備是通過(guò)雙工通訊形式來(lái)接連的便攜式自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，斷開(kāi)第一個(gè)電子開(kāi)關(guān)連接，使連接設(shè)備一直發(fā)送串行數(shù)據(jù)給PND，測(cè)試讀取RX的信號(hào)，如果RX有收到信號(hào)，則系統(tǒng)連接正常，如果RX沒(méi)有收到信號(hào)，改變第二個(gè)電子開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)，使TX，RX信號(hào)反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)雙工的有效連接。

優(yōu)選地，所述主控模塊包括主控MCU，所述主控MCU包括與外部電子設(shè)備的通信引腳、與第一電子開(kāi)關(guān)相接的引腳以及與第二電子開(kāi)關(guān)相接的引腳。

本發(fā)明上述實(shí)施例定位精度高，成本低，便于生產(chǎn)和維護(hù)。

優(yōu)選地，所述第一電子開(kāi)關(guān)包括：電子開(kāi)關(guān)芯片U8，所述U8包括信號(hào)接收引腳RX，引號(hào)發(fā)送引腳TX。

本優(yōu)選實(shí)施例開(kāi)關(guān)動(dòng)作更為靈敏。

優(yōu)選的，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1包括衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11、衛(wèi)星測(cè)量偽距誤差消除單元12、位置解算粗差消除單元13，所述衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11用于同時(shí)處理多顆衛(wèi)星的偽距觀測(cè)，獲取衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)；所述衛(wèi)星測(cè)量偽距誤差消除單元12用于消除衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差；所述位置解算粗差消除單元13用于采用最小二乘法對(duì)消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行位置解算，并在解算過(guò)程中進(jìn)行粗差消除，最終獲取所述高精度坐標(biāo)。

本優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)建了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的主要架構(gòu)。

優(yōu)選的，所述衛(wèi)星偽距測(cè)量結(jié)果獲取單元11采用的衛(wèi)星偽距的測(cè)量計(jì)算公式為：

${\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}=r^{\left(M\right)}+c({\mathrm{\δt}}_s-{\mathrm{\δt}}^{\left(M\right)})+c\left(Y^{\left(M\right)}\right)+n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}$

式中，M＝1，2，…，m為所有觀測(cè)到衛(wèi)星的臨時(shí)編號(hào)，ρ^(M)為每顆可見(jiàn)衛(wèi)星的測(cè)量偽距，r^(M)代表每顆衛(wèi)星位置與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1位置的幾何距離，δt_s為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1時(shí)鐘與GPS時(shí)鐘的鐘差，δt^(M)為每顆衛(wèi)星與GPS時(shí)鐘的鐘差，Y^(M)為信號(hào)延時(shí)誤差，Y^(M)＝C^(M)+D^(M)+Z^(M)+R^(M)，C^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)磁層的延時(shí)，D^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)電離層的延時(shí)，Z^(M)為每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過(guò)中性層的延時(shí)，R^(M)為地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)的延時(shí)，為對(duì)每個(gè)衛(wèi)星信號(hào)的偽距測(cè)量噪聲；

其中，X為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的位置坐標(biāo)向量，X^(M)為衛(wèi)星M的位置坐標(biāo)向量。

本優(yōu)選實(shí)施例提出了可見(jiàn)衛(wèi)星的測(cè)量偽距的計(jì)算公式，在偽距的計(jì)算中考慮了各種延時(shí)誤差，減少了初始定位的時(shí)間，減少了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的能量損耗，增加了待機(jī)時(shí)間，提高了衛(wèi)星偽距的測(cè)量精度。

優(yōu)選的，所述消除衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差包括：

(1)第一次對(duì)誤差進(jìn)行消除：

由于衛(wèi)星軌道攝動(dòng)，衛(wèi)星在軌位置與真實(shí)位置會(huì)存在偏差p₁，采取差分定位法進(jìn)行消除，誤差消減后偏差為p′₁；

由于存在時(shí)鐘漂移和相對(duì)論效應(yīng)，各個(gè)衛(wèi)星時(shí)鐘不可能與GPS時(shí)間嚴(yán)格同步，存在鐘差p₂，由衛(wèi)星發(fā)布的導(dǎo)航電文進(jìn)行消除，誤差消減后偏差為p′₂；

由于各誤差對(duì)定位精度影響不同，設(shè)定閾值T₁，并引入誤差評(píng)估因子P：

P＝(p₁-p′₁)×(p₂-p′₂)

若P≤T₁，則完成第一次的誤差消除，否則，需繼續(xù)進(jìn)行第一次的誤差消除；其中設(shè)定T₁的取值范圍為[30m,50m]；

除δt_s無(wú)法通過(guò)接收的可見(jiàn)星信息進(jìn)行修正，可得：

$\sqrt{(x^{\left(M\right)}-x_s)+(y^{\left(M\right)}-y_s)+(z^{\left(M\right)}-z_s)}+{\mathrm{\δt}}_s={\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}$

對(duì)其使用Taylor展開(kāi)并進(jìn)行一階化線性化截?cái)?，忽略剩下的高階項(xiàng)，從而使偽距測(cè)量方程線性化求解：Δρ^(M)＝H·ΔX

和分別為k和k-1時(shí)刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1相對(duì)衛(wèi)星M的偽距，ΔX＝X_k-X_k-1，X_k和X_k-1分別為k和k-1時(shí)刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的位置；

(2)第二次對(duì)誤差進(jìn)行消除：

經(jīng)過(guò)第一次誤差消除，易得：

$n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}={\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}-\left|\right|X^{\left(M\right)}-X\left|\right|-{\mathrm{\δt}}_s$

為了研究方便，假設(shè)測(cè)量誤差符合獨(dú)立分布的條件，并且符合正態(tài)分布：

$n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}~N(0,{\left({\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}\right)}^2)$

式中，為標(biāo)準(zhǔn)差，M為可見(jiàn)星的個(gè)數(shù)，令：

$\frac{n_{\mathrm{\ρ}}^{\left(M\right)}}{w^{\left(M\right)}}~N(0,{\mathrm{\σ}}_0^2)$

w^(M)為每個(gè)測(cè)量值對(duì)應(yīng)的權(quán)重，σ₀為標(biāo)準(zhǔn)差，ΔX通過(guò)下式求解：

$\frac{1}{w^{\left(M\right)}}{\mathrm{\Δ\ρ}}^{\left(M\right)}=\frac{1}{w^{\left(M\right)}}H\·\mathrm{\Δ}X$

每一個(gè)輸出測(cè)量值ρ^(M)對(duì)應(yīng)一個(gè)權(quán)重w^(M)，并希望權(quán)重w^(M)倒數(shù)越大的值在解算中作用越大，若ρ^(M)測(cè)量誤差越小，w^(M)應(yīng)越??；

其中，影響偽距測(cè)量精度的因素包括：與GPS衛(wèi)星本身有關(guān)的誤差E₁、與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1有關(guān)的誤差E₂、與衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)的誤差E₃、包括地球潮汐在內(nèi)其它誤差E₄；

其中，E₁通過(guò)導(dǎo)航電文中測(cè)距精度因子N提供給用戶，

E₁越小時(shí)，測(cè)量誤差越小，這滿足加權(quán)算法中對(duì)權(quán)重因子的選擇要求；

E₂由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1本身預(yù)測(cè)和實(shí)際測(cè)量值得到的，每次測(cè)量誤差都會(huì)得到與該測(cè)量誤差相關(guān)的一組誤差值，這樣就每次測(cè)量都可以得到與之對(duì)應(yīng)的測(cè)量誤差的標(biāo)準(zhǔn)差σ^(M)：

w^(M)＝σ^(M)

以該標(biāo)準(zhǔn)差作為權(quán)重因子；

E₃用載噪比表示，采用SIGMA-ε模型進(jìn)行誤差衡量，

${\left({\mathrm{\σ}}^{\left(M\right)}\right)}^2=a+b\·{10}^{(-\frac{C}{N_{0,i}})/10}$

a、b為模型參數(shù)，N_0,i為測(cè)量的載噪比，當(dāng)載噪比越大時(shí)，測(cè)量誤差也就越小，滿足了加權(quán)算法中對(duì)權(quán)重因子的選擇要求；

E₄以地球潮汐為例，潮汐引起測(cè)站位移，位移越小，引起的誤差越小，符合權(quán)重因子選取要求；

設(shè)E₁、E₂、E₃、E₄的權(quán)重因子分別為對(duì)其進(jìn)行重新加權(quán)，得到：

$w_{add}^{\left(M\right)}=a_1\·w_{E_1}^{\left(M\right)}+a_2\·w_{E_2}^{\left(M\right)}+a_3\·w_{E_3}^{\left(M\right)}+a_4\·w_{E_4}^{\left(M\right)}$

其中，系數(shù)

(3)確定誤差消減后的定位誤差：

確定兩次誤差消減對(duì)定位精度的影響因子分別為Q₁和Q₂，綜合影響因子：

Q＝Q₁×Q₂

定位精度用距離均方根(DRMS)表示，誤差消減前后定位誤差存在如下關(guān)系：

DRMS_h＝Q×DRMS_q

DRMS_q和DRMS_h分別表示誤差消減前后定位誤差。

本優(yōu)選實(shí)施例通過(guò)對(duì)衛(wèi)星偽距測(cè)量過(guò)程中的系統(tǒng)誤差進(jìn)行消除，提高了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機(jī)1的靈敏度，進(jìn)一步提高了衛(wèi)星偽距的測(cè)量精度，從而提高了定位精度。

優(yōu)選的，所述位置解算粗差消除單元13以計(jì)算機(jī)和濾波器為載體，包括依次連接的預(yù)處理子單元、位置解算子單元、粗差判斷及消除子單元和濾波子單元；所述預(yù)處理子單元用于對(duì)所述消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除數(shù)據(jù)異常的衛(wèi)星；所述位置解算子單元用于根據(jù)預(yù)處理后的衛(wèi)星偽距測(cè)量數(shù)據(jù)，采用最小二乘法和初始權(quán)矩陣進(jìn)行初始化的定位求解；所述粗差判斷及消除子單元用于判斷位置解算子單元輸出的定位求解結(jié)果是否存在粗差，若存在粗差，剔除出現(xiàn)粗差的故障衛(wèi)星，若不存在粗差，采用最小二乘法及新的權(quán)矩陣進(jìn)行迭代計(jì)算，直到定位位置的增量小于預(yù)設(shè)的足夠小的閥值T₂時(shí)終止迭代，從而確定優(yōu)選的衛(wèi)星，進(jìn)而得到并輸出定位結(jié)果；所述濾波子單元用于對(duì)所述定位結(jié)果采用卡爾曼濾波進(jìn)行濾波計(jì)算，并輸出最終的定位結(jié)果；

其中，所述采用最小二乘法和初始權(quán)矩陣進(jìn)行初始化的定位求解，包括：獲取衛(wèi)星偽距測(cè)量誤差方程的系數(shù)陣和常數(shù)項(xiàng)，根據(jù)衛(wèi)星高度角獲取所述初始權(quán)矩陣；根據(jù)最小二乘法進(jìn)行定位求解；

其中，所述判斷位置解算子單元輸出的定位求解結(jié)果是否存在粗差，包括：根據(jù)衛(wèi)星的數(shù)目和相應(yīng)的納偽概率和棄真概率進(jìn)行粗差檢驗(yàn)，對(duì)檢驗(yàn)的粗差，根據(jù)衛(wèi)星偽距測(cè)量誤差方程和初始化矩陣計(jì)算出新矩陣，計(jì)算新矩陣各向量之間的距離，采用K-means聚類方法對(duì)所述各向量之間的距離進(jìn)行聚類分析，判斷向量之間的親疏關(guān)系，從而完成粗差識(shí)別。

本優(yōu)選實(shí)施例將最小二乘法、迭代運(yùn)算、聚類方法和濾波計(jì)算相結(jié)合，提高衛(wèi)星優(yōu)選和定位的精度，在消除偽距測(cè)量誤差后、迭代運(yùn)算之前進(jìn)行是否存在粗差的判斷，并隔離存在粗差的故障衛(wèi)星，減小了計(jì)算量，進(jìn)一步提高定位準(zhǔn)確度。

在此應(yīng)用場(chǎng)景中，設(shè)定閾值T₁的取值為50mm，定位速度相對(duì)提高了15％，定位精度相對(duì)提高了16％。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。