一種高精度gnss偽距單點(diǎn)定位的互差中值加權(quán)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及GNSS(Global化vigation Satellite System,全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）偽 距單點(diǎn)定位領(lǐng)域，特別是一種高精度GNSS偽距單點(diǎn)定位的互差中值加權(quán)定位方法。
【背景技術(shù)】
[000引 目前，GNSS偽距單點(diǎn)定位普遍采用WLS (Wei曲ted Least Square,加權(quán)最小二乘） 定位方法來(lái)提高定位精度。常用的WLS方法有基于衛(wèi)星高度角的WLS方法、基于衛(wèi)星測(cè)量誤 差方差的WLS方法?；谛l(wèi)星高度角的WLS方法需要實(shí)時(shí)解算衛(wèi)星的高度角，然后依據(jù)高 度角大小調(diào)整衛(wèi)星參與解算用戶接收機(jī)位置的權(quán)重，該方法對(duì)可視衛(wèi)星的高度角有要求； 而基于衛(wèi)星測(cè)量誤差方差的WLS方法需要根據(jù)一段數(shù)據(jù)對(duì)衛(wèi)星測(cè)量誤差方差進(jìn)行求解，然 后依據(jù)衛(wèi)星測(cè)量誤差方差的倒數(shù)進(jìn)行權(quán)值的設(shè)定，該方法不適合單歷元實(shí)時(shí)解算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高精度GNSS偽距單點(diǎn)定位的互 差中值加權(quán)定位方法，該方法定位精度高，具有良好的抗多徑性能、適合單歷元解算，能改 善用戶接收機(jī)的定位性能。
[0004] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：
[0005] -種高精度GNSS偽距單點(diǎn)定位的互差中值加權(quán)定位方法，包括如下步驟：
[0006] (1)得到所有可視衛(wèi)星的偽距修正值；
[0007] (2)根據(jù)迭代初始值，扣除站星距、接收機(jī)鐘差得到所有可視衛(wèi)星的偽距誤差；
[0008] (3)對(duì)所有可視衛(wèi)星的偽距誤差排序，求偽距誤差的中值；
[0009] (4) W中值為基準(zhǔn)，與所有可視衛(wèi)星進(jìn)行星間求差，得到相對(duì)偽距誤差，即互差，W 互差的絕對(duì)值倒數(shù)作為權(quán)值構(gòu)造定位誤差方程的加權(quán)對(duì)角陣；
[0010] (5)利用加權(quán)對(duì)角陣，根據(jù)加權(quán)最小二乘法求解用戶接收機(jī)的位置坐標(biāo)。
[0011] 步驟（1)中：對(duì)同一歷元時(shí)刻所有可視衛(wèi)星的偽距，即碼相位觀測(cè)值A(chǔ)進(jìn)行預(yù)處 理，扣除對(duì)流層延遲誤差、電離層延遲誤差、衛(wèi)星鐘差引起的時(shí)間延遲誤差和相對(duì)論效應(yīng)引 起的誤差、硬件通道延遲誤差，得到修正后的偽距Pl。
[0012] 步驟（2)中；根據(jù)（X。，y。，Z。，δ t)的迭代初始值（X。，y。，Z。，B。），計(jì)算所有可視衛(wèi)星 修正后偽距的偽距誤差A(yù) Pi，
[001引其中（Xi，yi，Zi)為衛(wèi)星在ECEF坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，i為可視衛(wèi)星編號(hào)，（i = 0, 1，. . .，η)，（X。，y。，Z。）指的是接收機(jī)在ECEF坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，δ t表示接收機(jī)鐘差引起的 時(shí)間延遲。
[0014] 步驟做中；對(duì)所有可視衛(wèi)星修正后偽距的偽距誤差Δ 排序，得到中間值 Δ P mid。
[001引定義數(shù)組Δρ=[ΔΡι Δ Ρ 2 ... ΔΡη],對(duì)數(shù)組Δ Ρ升序排歹Ij后得至Ij Δ P。,。，即
mid = fix ((n+1) /? 令，其中 fix (.)是取整函 數(shù)，取數(shù)組 Δ P aw 中間值 Δ P mid = Δ P ase (mid)。
[001引步驟（4)中；W A Pmid作為中值，W中值為基準(zhǔn)，與其他各衛(wèi)星Δ Pi進(jìn)行星間求 差，得到相對(duì)偽距誤差，即互差，W互差的絕對(duì)值倒數(shù)作為權(quán)值構(gòu)造定位誤差方程的加權(quán)對(duì) 角陣ω
[0017]
[001引因?yàn)镮 Δ Ρ 1-Δ Ρ midl中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)為0的數(shù)，設(shè)為α mid = I Δ Ρ 1-Δ Ρ midl = 0， 取 α mid 二 0. 001。
[0019] 步驟巧）中；采用加權(quán)最小二乘法解算得到定位結(jié)果，其基本原理可表述為
[0020] Δχ =肚〇3巧 Κω Δ P
[0021] 其中Η表示方向余弦陣，ω為加權(quán)對(duì)角陣，Δ Ρ表示衛(wèi)星的偽距誤差向量，Δχ = [Δ X。，Δ y。，Δ Ζ。，Δ δ J ' 為（X。，y。，Ζ。，δ t) ' 的迭代更新量，令 X。= χ0+ Δ X。，y。= y0+ Δ y。， z0 = z0+ Δ z。，B。= B0+ Δ δ t，重復(fù)步驟（3)、（4)、巧），直到 Δ X。，Δ y。，Δ z。足夠小，此時(shí)解 算出來(lái)的值即為用戶接收機(jī)的位置坐標(biāo)和接收機(jī)鐘差應(yīng)為；Χμ =XD+AXu，yu =ye+Ayu，Zu =ζ0+Δζυ，Β0 = Β0+Δ δ t。
[0022] 該方法根據(jù)衛(wèi)星的偽距誤差構(gòu)造定位誤差方程的加權(quán)對(duì)角陣，它能夠有效提高定 位精度且適合單歷元實(shí)時(shí)解算。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是；（1)在衛(wèi)星定位中，與最小二乘方法相比，互差中值加權(quán)定 位方法能使定位精度提高30% W上。（2)該方法具有良好的抗多徑性能、適合單歷元解算 等優(yōu)點(diǎn)，可推廣應(yīng)用于用戶接收機(jī)定位性能改善。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖 1 ;MDMWLS 算法（Mu1:ual Difference Median Wei曲ted Least Squares,互差 中值加權(quán)算法）與LS化east Square,最小二乘法）算法定位精度對(duì)比圖；
[00巧]圖2 ;MDMWLS算法與基于衛(wèi)星測(cè)量誤差方差加權(quán)的WLS算法定位精度對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步描述，但不是對(duì)本發(fā)明的限定。
[0027] 實(shí)施例：
[0028] -種高精度GNSS偽距單點(diǎn)定位的互差中值加權(quán)定位方法，包括如下步驟：
[0029] (1)得到所有可視衛(wèi)星的偽距修正值：
[0030] 對(duì)同一歷元時(shí)刻所有可視衛(wèi)星的偽距，即碼相位觀測(cè)值&進(jìn)行預(yù)處理，扣除對(duì)流 層延遲誤差、電離層延遲誤差、衛(wèi)星鐘差引起的時(shí)間延遲誤差和相對(duì)論效應(yīng)引起的誤差、硬 件通道延遲誤差，得到修正后的偽距P 1 ;
[0031] (2)根據(jù)迭代初始值，扣除站星距、接收機(jī)鐘差得到所有可視衛(wèi)星的偽距誤差：
[0032] 根據(jù)（X。，y。，Z。，δ t)的迭代初始值（X。，y。，Z。，B。），計(jì)算所有可視衛(wèi)星修正后偽距的 偽距誤差
其中（Xi，yi，zi)為衛(wèi)星 在ECEF坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，i為可視衛(wèi)星編號(hào)α = 0, 1，. . .，η)，（X。，y。，Z。）指的是接收機(jī)在 ECEF坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，δ t表示接收機(jī)鐘差引起的時(shí)間延遲。
[003引順序推理：
[0034] 偽距的觀測(cè)方程為：
[0035]
[003引 （1)式中（i = 1，2,. . . η, η > 4);巧為第i顆衛(wèi)星的測(cè)碼偽距觀測(cè)值；（Xi, y;，Zi) 為第i顆衛(wèi)星的ECEF坐標(biāo)，（X。，y。，z。）為待求的接收機(jī)的ECEF坐標(biāo)；c為光速；δ t為接收 機(jī)鐘差引起的時(shí)間延遲；為衛(wèi)星鐘差引起的時(shí)間延遲；tgd為硬件通道時(shí)間延遲；F為 電離層延遲誤差；Γ為對(duì)流層延遲誤差；為多路徑效應(yīng)誤差；試,為相對(duì)論效應(yīng)引起的 誤差；ε。_。為接收機(jī)噪聲誤差；姑，W為其它隨機(jī)誤差。其中緝、：gL可W利用星歷參數(shù)進(jìn) 行修正，I\r可W通過(guò)數(shù)學(xué)模型建模和星歷參數(shù)修正。假設(shè)《、喊,:、I\r完全修正，令
則偽距方程可W簡(jiǎn)化為
[0039] 設(shè)（X。，y。，Z。，δ t)的迭代初始值（X。，y。，Z。，B。)，計(jì)算所有可視衛(wèi)星的偽距偏差量 A P
首先分析一下Δ P i的組成成分， 其中
為線性化點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的偽距值，它會(huì)隨著迭代的進(jìn)行而變 化，Pi為修正后的偽距值，它是不變的，盡管在實(shí)際情況中修正不完全，包含了一些誤 差，包括多路徑效應(yīng)誤差、接收機(jī)觀測(cè)噪聲誤差、還有沒(méi)有修正完全的電離層與對(duì)流層誤差 及沒(méi)有修正完全的衛(wèi)星軌道誤差等，但送些誤差相對(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)極小的量，郝么是 指第i顆衛(wèi)星與用戶實(shí)際位置相對(duì)應(yīng)的含有較小誤差的偽距值，郝么Δ P 1是指第i顆衛(wèi) 星與接收機(jī)實(shí)際位置相對(duì)應(yīng)的含有較小誤差偽距值與線性化點(diǎn)的相對(duì)應(yīng)偽距值之間的偏 差；
[0040] (3)對(duì)所有可視衛(wèi)星的偽距誤差排序，求偽距誤差的中值：
[0041] 對(duì)所有可視衛(wèi)星修正后偽距的偽距誤差Δ 排序，得到中間