一種充電功能良好的電動汽車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種充電功能良好的電動汽車，包括電動汽車和與電動汽車相連的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機，其特征在于，所述電動汽車的電池為磷酸鐵鋰電池，包括176節(jié)串聯(lián)的容量為320Ah電池單體組成的電池組，每節(jié)單體電池的額定電壓為3.2V，單體電池正常工作電壓范圍為2.0V?3.65V。本發(fā)明能有效達(dá)到消除電池組不一致性，提高電池組實際可用容量和延長電池組循環(huán)使用壽命。
【專利說明】
一種充電功能良好的電動汽車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及電動汽車領(lǐng)域，具體涉及一種充電功能良好的電動汽車。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，電動汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，一方面，電動汽車存在充電不均衡等問題，另一 方面，人們希望電動汽車能夠提供精確的定位功能。
[0003] 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)星定位增強功能的 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格高昂的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種充電功能良好的電動汽車。
[0005] 本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] -種充電功能良好的電動汽車，包括電動汽車和與電動汽車相連的全球?qū)Ш叫l(wèi)星 系統(tǒng)接收機，其特征在于，所述電動汽車的電池為磷酸鐵鋰電池，包括176節(jié)串聯(lián)的容量為 320Ah電池單體組成的電池組，每節(jié)單體電池的額定電壓為3.2V，單體電池正常工作電壓范 圍為2.0V-3.65V，需要充電時，采用單體電池電量均衡方法進(jìn)行充電，首先采用100A的電流 對電池組進(jìn)行恒流充電，其特征在于，當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電 壓大于608V，采用以下降電壓充電方式完成充電過程：
[0007] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，充電電流降低 為 50A;
[0008] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.575V或者整體電壓大于610V，充電電流降低 為 30A;
[0009] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.60V或者整體電壓大于612V，充電電流降低 為 20A;
[0010] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.625V或者整體電壓大于614V，充電電流降低 為 10A;
[0011]當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.65V或者整體電壓大于616V，停止充電，完成 充電過程。
[0012] 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。
【附圖說明】
[0013] 利用附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限 制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得 其它的附圖。
[0014] 圖1是本發(fā)明電動汽車的示意圖；
[0015]圖2是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖標(biāo)記:全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1、衛(wèi)星偽距測量結(jié)果獲取單元11、衛(wèi)星測量 偽距誤差消除單元12、位置解算粗差消除單元13。
【具體實施方式】
[0017] 結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0018] 應(yīng)用場景1
[0019 ]參見圖1、圖2，本應(yīng)用場景的一個實施例的一種充電功能良好的電動汽車，包括電 動汽車和與電動汽車相連的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機，其特征在于，所述電動汽車的電池 為磷酸鐵鋰電池，包括176節(jié)串聯(lián)的容量為320Ah電池單體組成的電池組，每節(jié)單體電池的 額定電壓為3.2V，單體電池正常工作電壓范圍為2. OV-3.65V，需要充電時，采用單體電池電 量均衡方法進(jìn)行充電，首先采用100A的電流對電池組進(jìn)行恒流充電，其特征在于，當(dāng)電池組 內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，采用以下降電壓充電方式完成充 電過程：
[0020] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，充電電流降低 為 50A;
[0021] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.575V或者整體電壓大于610V，充電電流降低 為 30A;
[0022] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.60V或者整體電壓大于612V，充電電流降低 為 20A;
[0023] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.625V或者整體電壓大于614V，充電電流降低 為 10A;
[0024]當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.65V或者整體電壓大于616V，停止充電，完成 充電過程。
[0025] 優(yōu)選地，當(dāng)檢測到所有單體電壓大于3V且不大于3.55V，并且電池組內(nèi)任意一個電 池單體電壓低于電池組的平均電壓值小于l〇mv，整體電壓不大于608V時，直接采用100A電 流恒流充電。
[0026]本發(fā)明上述實施例能有效達(dá)到消除電池組不一致性，提高電池組實際可用容量和 延長電池組循環(huán)使用壽命。
[0027] 優(yōu)選地，當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，進(jìn)入降 電壓充電過程至充電結(jié)束。
[0028]本優(yōu)選實施例能夠大幅節(jié)約能源。
[0029]優(yōu)選的，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1包括衛(wèi)星偽距測量結(jié)果獲取單元11、衛(wèi)星 測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)星偽距測量結(jié)果獲取單元11 用于同時處理多顆衛(wèi)星的偽距觀測，獲取衛(wèi)星偽距測量數(shù)據(jù);所述衛(wèi)星測量偽距誤差消除 單元12用于消除衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差;所述位置解算粗差消除單元13用于采用 最小二乘法對消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測量數(shù)據(jù)進(jìn)行位置解算，并在解算過程中進(jìn)行粗 差消除，最終獲取所述高精度坐標(biāo)。
[0030]本優(yōu)選實施例構(gòu)建了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的主要架構(gòu)。
[0031]優(yōu)選的，所述衛(wèi)星偽距測量結(jié)果獲取單元11采用的衛(wèi)星偽距的測量計算公式為：
[0033] 式中，M=l，2,…，m為所有觀測到衛(wèi)星的臨時編號，P(M)為每顆可見衛(wèi)星的測量偽 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1位置的幾何距離，St s為全球?qū)Ш叫l(wèi) 星系統(tǒng)接收機1時鐘與GPS時鐘的鐘差，δ?(Μ)為每顆衛(wèi)星與GPS時鐘的鐘差，Y (M)為信號延時 誤差，Y(M) = C(M)+D(M)+Z(M)+R(M)，C (M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng)過磁層的延時，D(M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng) 過電離層的延時，Z(M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng)過中性層的延時，R(M)為地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)的延時，4 M) 為對每個衛(wèi)星信號的偽距測量噪聲；
[0034]
X為全球?qū)?航衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1的位置坐標(biāo)向量，X(M)為衛(wèi)星Μ的位置坐標(biāo)向量。
[0035]本優(yōu)選實施例提出了可見衛(wèi)星的測量偽距的計算公式，在偽距的計算中考慮了各 種延時誤差，減少了初始定位的時間，減少了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的能量損耗，增加 了待機時間，提高了衛(wèi)星偽距的測量精度。
[0036]優(yōu)選的，所述消除衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差包括：
[0037] (1)第一次對誤差進(jìn)行消除：
[0038]由于衛(wèi)星軌道攝動，衛(wèi)星在軌位置與真實位置會存在偏差P1，采取差分定位法進(jìn) 行消除，誤差消減后偏差為P' i;
[0039] 由于存在時鐘漂移和相對論效應(yīng)，各個衛(wèi)星時鐘不可能與GPS時間嚴(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pS;
[0040] 由于各誤差對定位精度影響不同，設(shè)定閾值?\，并引入誤差評估因子P:
[0041] P= (pi-p71) X (ρ2_ρ7 2)
[0042] 若PSTi，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!^的取值范圍為[30m，50m];
[0043] 除Sts無法通過接收的可見星信息進(jìn)行修正，可得：
[0045] 對其使用Taylor展開并進(jìn)行一階化線性化截斷，忽略剩下的高階項，從而使偽距 測量方程線性化求解：Apw=H · ΔΧ
[0046] :Δρ⑷) )1，/4?)和/4%1分別為1^和卜1時刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1相 對衛(wèi)星Μ的偽距，八乂 = 乂1{41{-141^狀1{- 1分別為1^和1^-1時刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的位 置；
[0047] (2)第二次對誤差進(jìn)行消除：
[0048]經(jīng)過第一次誤差消除，易得：
[0050]為了研究方便，假設(shè)測量誤差nf)符合獨立分布的條件，并且符合正態(tài)分布：
[0056]每一個輸出測量值p(M)對應(yīng)一個權(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P(M)測量誤差越小，w(M)應(yīng)越小；
[0057]其中，影響偽距測量精度的因素包括：與GPS衛(wèi)星本身有關(guān)的誤差Ei、與全球?qū)Ш?衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1有關(guān)的誤差E2、與衛(wèi)星信號強度有關(guān)的誤差E3、包括地球潮汐在內(nèi)其它誤
差E4;
[0058]其中，扮通過導(dǎo)航電文中測距精度因子N提供給用戶
[0059] El越小時，測量誤差越小，這滿足加權(quán)算法中對權(quán)重因子的選擇要求；
[0060] E2由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1本身預(yù)測和實際測量值得到的，每次測量誤差都 會得到與該測量誤差相關(guān)的一組誤差值，這樣就每次測量都可以得到與之對應(yīng)的測量誤差 的標(biāo)準(zhǔn)差σ(Μ):
[0061 ] w(M) = 〇(M)
[0062] 以該標(biāo)準(zhǔn)差作為權(quán)重因子；
[0063] E3用載噪比表示，采用SIGMA-ε模型進(jìn)行誤差衡量，
[0065] a、b為模型參數(shù)，No,i為測量的載噪比，當(dāng)載噪比越大時，測量誤差也就越小，滿足 了加權(quán)算法中對權(quán)重因子的選擇要求；
[0066] E4以地球潮汐為例，潮汐引起測站位移，位移越小，引起的誤差越小，符合權(quán)重因 子選取要求；
[0067] 設(shè)E1、E2、E3、E4的權(quán)重因子分別為u4f、M4f、M4f、w￡ ?)，對其進(jìn)行重新加權(quán)， 得到：
[0070] (3)確定誤差消減后的定位誤差：
[0071] 確定兩次誤差消減對定位精度的影響因子分別為QjPQ2,綜合影響因子：
[0072] Q = QiXQ2
[0073] 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：
[0074] DRMSh=QXDRMSq
[0075] DRMSq和DRMSh分別表示誤差消減前后定位誤差。
[0076]本優(yōu)選實施例通過對衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差進(jìn)行消除，提高了全球?qū)Ш?衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1的靈敏度，進(jìn)一步提高了衛(wèi)星偽距的測量精度，從而提高了定位精度。
[0077] 優(yōu)選的，所述位置解算粗差消除單元13以計算機和濾波器為載體，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 元用于對所述消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測量數(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)行迭代計算，直到定位位置的增量小于預(yù)設(shè)的足夠小的閥值T 2時終 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所述定位 結(jié)果采用卡爾曼濾波進(jìn)行濾波計算，并輸出最終的定位結(jié)果；
[0078] 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 偽距測量誤差方程的系數(shù)陣和常數(shù)項，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；
[0079] 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，對檢驗的粗差，根據(jù)衛(wèi)星偽距測量 誤差方程和初始化矩陣計算出新矩陣，計算新矩陣各向量之間的距離，采用K-means聚類方 法對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，從而完成粗差識別。
[0080] 本優(yōu)選實施例將最小二乘法、迭代運算、聚類方法和濾波計算相結(jié)合，提高衛(wèi)星優(yōu) 選和定位的精度，在消除偽距測量誤差后、迭代運算之前進(jìn)行是否存在粗差的判斷，并隔離 存在粗差的故障衛(wèi)星，減小了計算量，進(jìn)一步提高定位準(zhǔn)確度。
[0081] 在此應(yīng)用場景中，設(shè)定閾值Τι的取值為30mm，定位速度相對提高了 10%，定位精度 相對提尚了 12%。
[0082]應(yīng)用場景2
[0083 ]參見圖1、圖2，本應(yīng)用場景的一個實施例的一種充電功能良好的電動汽車，包括電 動汽車和與電動汽車相連的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機，其特征在于，所述電動汽車的電池 為磷酸鐵鋰電池，包括176節(jié)串聯(lián)的容量為320Ah電池單體組成的電池組，每節(jié)單體電池的 額定電壓為3.2V，單體電池正常工作電壓范圍為2. OV-3.65V，需要充電時，采用單體電池電 量均衡方法進(jìn)行充電，首先采用100A的電流對電池組進(jìn)行恒流充電，其特征在于，當(dāng)電池組 內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，采用以下降電壓充電方式完成充 電過程：
[0084] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，充電電流降低 為 50A;
[0085] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.575V或者整體電壓大于610V，充電電流降低 為 30A;
[0086] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.60V或者整體電壓大于612V，充電電流降低 為 20A;
[0087] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.625V或者整體電壓大于614V，充電電流降低 為 10A;
[0088]當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.65V或者整體電壓大于616V，停止充電，完成 充電過程。
[0089] 優(yōu)選地，當(dāng)檢測到所有單體電壓大于3V且不大于3.55V，并且電池組內(nèi)任意一個電 池單體電壓低于電池組的平均電壓值小于l〇mv，整體電壓不大于608V時，直接采用100A電 流恒流充電。
[0090] 本發(fā)明上述實施例能有效達(dá)到消除電池組不一致性，提高電池組實際可用容量和 延長電池組循環(huán)使用壽命。
[0091] 優(yōu)選地，當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，進(jìn)入降 電壓充電過程至充電結(jié)束。
[0092] 本優(yōu)選實施例能夠大幅節(jié)約能源。
[0093]優(yōu)選的，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1包括衛(wèi)星偽距測量結(jié)果獲取單元11、衛(wèi)星 測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)星偽距測量結(jié)果獲取單元11 用于同時處理多顆衛(wèi)星的偽距觀測，獲取衛(wèi)星偽距測量數(shù)據(jù);所述衛(wèi)星測量偽距誤差消除 單元12用于消除衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差;所述位置解算粗差消除單元13用于采用 最小二乘法對消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測量數(shù)據(jù)進(jìn)行位置解算，并在解算過程中進(jìn)行粗 差消除，最終獲取所述高精度坐標(biāo)。
[0094]本優(yōu)選實施例構(gòu)建了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的主要架構(gòu)。
[0095]優(yōu)選的，所述衛(wèi)星偽距測量結(jié)果獲取單元11采用的衛(wèi)星偽距的測量計算公式為：
[0097]式中，M=l，2,…，m為所有觀測到衛(wèi)星的臨時編號，P(M)為每顆可見衛(wèi)星的測量偽 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1位置的幾何距離，Sts為全球?qū)Ш叫l(wèi) 星系統(tǒng)接收機1時鐘與GPS時鐘的鐘差，δ? (Μ)為每顆衛(wèi)星與GPS時鐘的鐘差，Y(M)為信號延時 誤差，Y(M) = C(M)+D(M)+Z(M)+R(M)，C (M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng)過磁層的延時，D(M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng) 過電離層的延時，Z(M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng)過中性層的延時，R(m)為地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)的延時， 為對每個衛(wèi)星信號的偽距測量噪聲；
[0098]
X為全球?qū)?航衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1的位置坐標(biāo)向量，X(M)為衛(wèi)星Μ的位置坐標(biāo)向量。
[0099]本優(yōu)選實施例提出了可見衛(wèi)星的測量偽距的計算公式，在偽距的計算中考慮了各 種延時誤差，減少了初始定位的時間，減少了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的能量損耗，增加 了待機時間，提高了衛(wèi)星偽距的測量精度。
[0100]優(yōu)選的，所述消除衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差包括：
[0101] (1)第一次對誤差進(jìn)行消除：
[0102]由于衛(wèi)星軌道攝動，衛(wèi)星在軌位置與真實位置會存在偏差P1，采取差分定位法進(jìn) 行消除，誤差消減后偏差為P':;
[0103] 由于存在時鐘漂移和相對論效應(yīng)，各個衛(wèi)星時鐘不可能與GPS時間嚴(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pS;
[0104] 由于各誤差對定位精度影響不同，設(shè)定閾值?\，并引入誤差評估因子P:
[0105] Ρ= (ρι-ρ71) X (p2~p7 2)
[0106] 若PSTi，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!^的取值范圍為[30m，50m];
[0107] 除Sts無法通過接收的可見星信息進(jìn)行修正，可得：
[0109] 對其使用Taylor展開并進(jìn)行一階化線性化截斷，忽略剩下的高階項，從而使偽距 測量方程線性化求解：Apw=H · ΔΧ
[0110]
分別為k和k-1時刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1相 對衛(wèi)星Μ的偽距，八乂 = 乂1{41{-141^狀1{- 1分別為1^和1^-1時刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的位 置；
[0111] (2)第二次對誤差進(jìn)行消除：
[0112] 經(jīng)過第一次誤差消除，易得：
[0114]為了研究方便，假設(shè)測量誤差nf3符合獨立分布的條件，并且符合正態(tài)分布：
[0120]每一個輸出測量值p(M)對應(yīng)一個權(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P(M)測量誤差越小，w(M)應(yīng)越?。?br>[0121]其中，影響偽距測量精度的因素包括：與GPS衛(wèi)星本身有關(guān)的誤差Ei、與全球?qū)Ш?衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1有關(guān)的誤差E2、與衛(wèi)星信號強度有關(guān)的誤差E3、包括地球潮汐在內(nèi)其它誤
差E4;
[0122] 其中，扮通過導(dǎo)航電文中測距精度因子N提供給用戶，
[0123] Ει越小時，測量誤差越小，這滿足加權(quán)算法中對權(quán)重因子的選擇要求；
[0124] E2由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1本身預(yù)測和實際測量值得到的，每次測量誤差都 會得到與該測量誤差相關(guān)的一組誤差值，這樣就每次測量都可以得到與之對應(yīng)的測量誤差 的標(biāo)準(zhǔn)差σ (Μ):
[0125] w(M) = 〇(M)
[0126] 以該標(biāo)準(zhǔn)差作為權(quán)重因子；
[0127] E3用載噪比表示，采用SIGMA-ε模型進(jìn)行誤差衡量，
[0129] a、b為模型參數(shù)，No,i為測量的載噪比，當(dāng)載噪比越大時，測量誤差也就越小，滿足 了加權(quán)算法中對權(quán)重因子的選擇要求；
[0130] E4以地球潮汐為例，潮汐引起測站位移，位移越小，引起的誤差越小，符合權(quán)重因 子選取要求；
[0131]設(shè)E1、E2、E3、E4的權(quán)重因子分別為ι4f、wg ?)、w|f、wf)，對其進(jìn)行重新加權(quán)， 得到：
[0134] (3)確定誤差消減后的定位誤差：
[0135] 確定兩次誤差消減對定位精度的影響因子分別為QjPQ2,綜合影響因子：
[0136] Q = QiXQ2
[0137] 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：
[0138] DRMSh=QXDRMSq
[0139] DRMSq和DRMSh分別表示誤差消減前后定位誤差。
[0140]本優(yōu)選實施例通過對衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差進(jìn)行消除，提高了全球?qū)Ш?衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1的靈敏度，進(jìn)一步提高了衛(wèi)星偽距的測量精度，從而提高了定位精度。 [0141]優(yōu)選的，所述位置解算粗差消除單元13以計算機和濾波器為載體，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 元用于對所述消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測量數(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)行迭代計算，直到定位位置的增量小于預(yù)設(shè)的足夠小的閥值T 2時終 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所述定位 結(jié)果采用卡爾曼濾波進(jìn)行濾波計算，并輸出最終的定位結(jié)果；
[0142] 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 偽距測量誤差方程的系數(shù)陣和常數(shù)項，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；
[0143] 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，對檢驗的粗差，根據(jù)衛(wèi)星偽距測量 誤差方程和初始化矩陣計算出新矩陣，計算新矩陣各向量之間的距離，采用K-means聚類方 法對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，從而完成粗差識別。
[0144] 本優(yōu)選實施例將最小二乘法、迭代運算、聚類方法和濾波計算相結(jié)合，提高衛(wèi)星優(yōu) 選和定位的精度，在消除偽距測量誤差后、迭代運算之前進(jìn)行是否存在粗差的判斷，并隔離 存在粗差的故障衛(wèi)星，減小了計算量，進(jìn)一步提高定位準(zhǔn)確度。
[0145] 在此應(yīng)用場景中，設(shè)定閾值Τι的取值為35mm，定位速度相對提高了9%，定位精度 相對提尚了 11 %。
[0146] 應(yīng)用場景3
[0147] 參見圖1、圖2，本應(yīng)用場景的一個實施例的一種充電功能良好的電動汽車，包括電 動汽車和與電動汽車相連的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機，其特征在于，所述電動汽車的電池 為磷酸鐵鋰電池，包括176節(jié)串聯(lián)的容量為320Ah電池單體組成的電池組，每節(jié)單體電池的 額定電壓為3.2V，單體電池正常工作電壓范圍為2. OV-3.65V，需要充電時，采用單體電池電 量均衡方法進(jìn)行充電，首先采用100A的電流對電池組進(jìn)行恒流充電，其特征在于，當(dāng)電池組 內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，采用以下降電壓充電方式完成充 電過程：
[0148] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，充電電流降低 為 50A;
[0149] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.575V或者整體電壓大于610V，充電電流降低 為 30A;
[0150] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.60V或者整體電壓大于612V，充電電流降低 為 20A;
[0151] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.625V或者整體電壓大于614V，充電電流降低 為 10A;
[0152] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.65V或者整體電壓大于616V，停止充電，完成 充電過程。
[0153] 優(yōu)選地，當(dāng)檢測到所有單體電壓大于3V且不大于3.55V，并且電池組內(nèi)任意一個電 池單體電壓低于電池組的平均電壓值小于l〇mv，整體電壓不大于608V時，直接采用100A電 流恒流充電。
[0154] 本發(fā)明上述實施例能有效達(dá)到消除電池組不一致性，提高電池組實際可用容量和 延長電池組循環(huán)使用壽命。
[0155] 優(yōu)選地，當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，進(jìn)入降 電壓充電過程至充電結(jié)束。
[0156] 本優(yōu)選實施例能夠大幅節(jié)約能源。
[0157] 優(yōu)選的，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1包括衛(wèi)星偽距測量結(jié)果獲取單元11、衛(wèi)星 測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)星偽距測量結(jié)果獲取單元11 用于同時處理多顆衛(wèi)星的偽距觀測，獲取衛(wèi)星偽距測量數(shù)據(jù);所述衛(wèi)星測量偽距誤差消除 單元12用于消除衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差;所述位置解算粗差消除單元13用于采用 最小二乘法對消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測量數(shù)據(jù)進(jìn)行位置解算，并在解算過程中進(jìn)行粗 差消除，最終獲取所述高精度坐標(biāo)。
[0158]本優(yōu)選實施例構(gòu)建了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的主要架構(gòu)。
[0159]優(yōu)選的，所述衛(wèi)星偽距測量結(jié)果獲取單元11采用的衛(wèi)星偽距的測量計算公式為：
[0161]式中，M=l，2,…，m為所有觀測到衛(wèi)星的臨時編號，P(M)為每顆可見衛(wèi)星的測量偽 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1位置的幾何距離，Sts為全球?qū)Ш叫l(wèi) 星系統(tǒng)接收機1時鐘與GPS時鐘的鐘差，δ?(Μ)為每顆衛(wèi)星與GPS時鐘的鐘差，Y(M)為信號延時 誤差，Y(M) = C(M)+D(M)+Z(M)+R(M)，C (M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng)過磁層的延時，D(M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng) 過電離層的延時，Z(M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng)過中性層的延時，R(M)為地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)的延時，nf 5 為對每個衛(wèi)星信號的偽距測量噪聲；
[0162]
;.Χ為全球?qū)?航衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1的位置坐標(biāo)向量，Χ(Μ)為衛(wèi)星Μ的位置坐標(biāo)向量。
[0163] 本優(yōu)選實施例提出了可見衛(wèi)星的測量偽距的計算公式，在偽距的計算中考慮了各 種延時誤差，減少了初始定位的時間，減少了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的能量損耗，增加 了待機時間，提高了衛(wèi)星偽距的測量精度。
[0164] 優(yōu)選的，所述消除衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差包括：
[0165] (1)第一次對誤差進(jìn)行消除：
[0166] 由于衛(wèi)星軌道攝動，衛(wèi)星在軌位置與真實位置會存在偏差P1，采取差分定位法進(jìn) 行消除，誤差消減后偏差為P' i;
[0167] 由于存在時鐘漂移和相對論效應(yīng)，各個衛(wèi)星時鐘不可能與GPS時間嚴(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pS;
[0168] 由于各誤差對定位精度影響不同，設(shè)定閾值?\，并引入誤差評估因子P:
[0169] P= (pi-p71) X (ρ2_ρ7 2)
[0170] 若PSTi，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!^的取值范圍為[30m，50m];
[0171] 除Sts無法通過接收的可見星信息進(jìn)行修正，可得：
[0173] 對其使用Taylor展開并進(jìn)行一階化線性化截斷，忽略剩下的高階項，從而使偽距 測量方程線性化求解：Apw=H · ΔΧ
[0174]
分別為k和k-1時刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1相 對衛(wèi)星Μ的偽距，八乂 = 乂1{41{-141^狀1{- 1分別為1^和1^-1時刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的位 置；
[0175] (2)第二次對誤差進(jìn)行消除：
[0176]經(jīng)過第一次誤差消除，易得：
[0178]為了研究方便，假設(shè)測量誤差<?符合獨立分布的條件，并且符合正態(tài)分布：
[0184] 每一個輸出測量值p(M)對應(yīng)一個權(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P (M)測量誤差越小，w(M)應(yīng)越?。?br>[0185] 其中，影響偽距測量精度的因素包括：與GPS衛(wèi)星本身有關(guān)的誤差Ei、與全球?qū)Ш?衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1有關(guān)的誤差E2、與衛(wèi)星信號強度有關(guān)的誤差E 3、包括地球潮汐在內(nèi)其它誤
差E4;
[0186] 其中，扮通過導(dǎo)航電文中測距精度因子N提供給用戶
[0187] Ει越小時，測量誤差越小，這滿足加權(quán)算法中對權(quán)重因子的選擇要求；
[0188] E2由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1本身預(yù)測和實際測量值得到的，每次測量誤差都 會得到與該測量誤差相關(guān)的一組誤差值，這樣就每次測量都可以得到與之對應(yīng)的測量誤差 的標(biāo)準(zhǔn)差σ (Μ):
[0189] w(M) = 〇(M)
[0190] 以該標(biāo)準(zhǔn)差作為權(quán)重因子；
[0191] E3用載噪比表示，采用SIGMA-ε模型進(jìn)行誤差衡量，
[0193] a、b為模型參數(shù)，No,i為測量的載噪比，當(dāng)載噪比越大時，測量誤差也就越小，滿足 了加權(quán)算法中對權(quán)重因子的選擇要求；
[0194] E4以地球潮汐為例，潮汐引起測站位移，位移越小，引起的誤差越小，符合權(quán)重因 子選取要求；
[0195] 設(shè)E1、E2、E3、E4的權(quán)重因子分別為M4f、u4f、 M4f、wif，對其進(jìn)行重新加權(quán)， 得到：
[0198] (3)確定誤差消減后的定位誤差：
[0199] 確定兩次誤差消減對定位精度的影響因子分別為QjPQ2,綜合影響因子：
[0200] Q = QiXQ2
[0201] 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：
[0202] DRMSh=QXDRMSq
[0203] DRMSq和DRMSh分別表示誤差消減前后定位誤差。
[0204]本優(yōu)選實施例通過對衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差進(jìn)行消除，提高了全球?qū)Ш?衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1的靈敏度，進(jìn)一步提高了衛(wèi)星偽距的測量精度，從而提高了定位精度。
[0205]優(yōu)選的，所述位置解算粗差消除單元13以計算機和濾波器為載體，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 元用于對所述消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測量數(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)行迭代計算，直到定位位置的增量小于預(yù)設(shè)的足夠小的閥值τ 2時終 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所述定位 結(jié)果采用卡爾曼濾波進(jìn)行濾波計算，并輸出最終的定位結(jié)果；
[0206] 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 偽距測量誤差方程的系數(shù)陣和常數(shù)項，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；
[0207] 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，對檢驗的粗差，根據(jù)衛(wèi)星偽距測量 誤差方程和初始化矩陣計算出新矩陣，計算新矩陣各向量之間的距離，采用K-means聚類方 法對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，從而完成粗差識別。
[0208] 本優(yōu)選實施例將最小二乘法、迭代運算、聚類方法和濾波計算相結(jié)合，提高衛(wèi)星優(yōu) 選和定位的精度，在消除偽距測量誤差后、迭代運算之前進(jìn)行是否存在粗差的判斷，并隔離 存在粗差的故障衛(wèi)星，減小了計算量，進(jìn)一步提高定位準(zhǔn)確度。
[0209] 在此應(yīng)用場景中，設(shè)定閾值Τι的取值為40mm，定位速度相對提高了 13%，定位精度 相對提尚了 13%。
[0210]應(yīng)用場景4
[0211] 參見圖1、圖2，本應(yīng)用場景的一個實施例的一種充電功能良好的電動汽車，包括電 動汽車和與電動汽車相連的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機，其特征在于，所述電動汽車的電池 為磷酸鐵鋰電池，包括176節(jié)串聯(lián)的容量為320Ah電池單體組成的電池組，每節(jié)單體電池的 額定電壓為3.2V，單體電池正常工作電壓范圍為2. OV-3.65V，需要充電時，采用單體電池電 量均衡方法進(jìn)行充電，首先采用100A的電流對電池組進(jìn)行恒流充電，其特征在于，當(dāng)電池組 內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，采用以下降電壓充電方式完成充 電過程：
[0212] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，充電電流降低 為 50A;
[0213] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.575V或者整體電壓大于610V，充電電流降低 為 30A;
[0214] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.60V或者整體電壓大于612V，充電電流降低 為 20A;
[0215] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.625V或者整體電壓大于614V，充電電流降低 為 10A;
[0216] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.65V或者整體電壓大于616V，停止充電，完成 充電過程。
[0217] 優(yōu)選地，當(dāng)檢測到所有單體電壓大于3V且不大于3.55V，并且電池組內(nèi)任意一個電 池單體電壓低于電池組的平均電壓值小于l〇mv，整體電壓不大于608V時，直接采用100A電 流恒流充電。
[0218] 本發(fā)明上述實施例能有效達(dá)到消除電池組不一致性，提高電池組實際可用容量和 延長電池組循環(huán)使用壽命。
[0219] 優(yōu)選地，當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，進(jìn)入降 電壓充電過程至充電結(jié)束。
[0220] 本優(yōu)選實施例能夠大幅節(jié)約能源。
[0221] 優(yōu)選的，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1包括衛(wèi)星偽距測量結(jié)果獲取單元11、衛(wèi)星 測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)星偽距測量結(jié)果獲取單元11 用于同時處理多顆衛(wèi)星的偽距觀測，獲取衛(wèi)星偽距測量數(shù)據(jù);所述衛(wèi)星測量偽距誤差消除 單元12用于消除衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差;所述位置解算粗差消除單元13用于采用 最小二乘法對消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測量數(shù)據(jù)進(jìn)行位置解算，并在解算過程中進(jìn)行粗 差消除，最終獲取所述高精度坐標(biāo)。
[0222] 本優(yōu)選實施例構(gòu)建了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的主要架構(gòu)。
[0223] 優(yōu)選的，所述衛(wèi)星偽距測量結(jié)果獲取單元11采用的衛(wèi)星偽距的測量計算公式為：
[0225] 式中，M=l，2,…，m為所有觀測到衛(wèi)星的臨時編號，P(M)為每顆可見衛(wèi)星的測量偽 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1位置的幾何距離，St s為全球?qū)Ш叫l(wèi) 星系統(tǒng)接收機1時鐘與GPS時鐘的鐘差，δ?(Μ)為每顆衛(wèi)星與GPS時鐘的鐘差，Y (M)為信號延時 誤差，Y(M) = C(M)+D(M)+Z(M)+R(M)，C (M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng)過磁層的延時，D(M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng) 過電離層的延時，Z(M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng)過中性層的延時，R(M)為地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)的延時， 為對每個衛(wèi)星信號的偽距測量噪聲；
[0226]
，X為全球?qū)?航衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1的位置坐標(biāo)向量，X(M)為衛(wèi)星Μ的位置坐標(biāo)向量。
[0227] 本優(yōu)選實施例提出了可見衛(wèi)星的測量偽距的計算公式，在偽距的計算中考慮了各 種延時誤差，減少了初始定位的時間，減少了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的能量損耗，增加 了待機時間，提高了衛(wèi)星偽距的測量精度。
[0228] 優(yōu)選的，所述消除衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差包括：
[0229] (1)第一次對誤差進(jìn)行消除：
[0230]由于衛(wèi)星軌道攝動，衛(wèi)星在軌位置與真實位置會存在偏差P1，采取差分定位法進(jìn) 行消除，誤差消減后偏差為P' i;
[0231] 由于存在時鐘漂移和相對論效應(yīng)，各個衛(wèi)星時鐘不可能與GPS時間嚴(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pS;
[0232] 由于各誤差對定位精度影響不同，設(shè)定閾值?\，并引入誤差評估因子P:
[0233] P= (pi-p71) X (ρ2_ρ7 2)
[0234] 若PSTi，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!^的取值范圍為[30m，50m];
[0235] 除Sts無法通過接收的可見星信息進(jìn)行修正，可得：
[0237] 對其使用Taylor展開并進(jìn)行一階化線性化截斷，忽略剩下的高階項，從而使偽距 測量方程線性化求解：Apw=H · ΔΧ
[0238] Δρ(Μ) = /4M) - 和pf i分別為k和k-1時刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1相 對衛(wèi)星Μ的偽距，八乂 = 乂1{41{-141^狀1{- 1分別為1^和1^-1時刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的位 置；
[0239] (2)第二次對誤差進(jìn)行消除：
[0240]經(jīng)過第一次誤差消除，易得：
[0242]為了研究方便，假設(shè)測量誤差<Μ)符合獨立分布的條件，并且符合正態(tài)分布：
[0248]每一個輸出測量值ρ(Μ)對應(yīng)一個權(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P(M)測量誤差越小，w(M)應(yīng)越??；
[0249]其中，影響偽距測量精度的因素包括：與GPS衛(wèi)星本身有關(guān)的誤差Ei、與全球?qū)Ш?衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1有關(guān)的誤差E2、與衛(wèi)星信號強度有關(guān)的誤差E3、包括地球潮汐在內(nèi)其它誤
差E4;
[0250] 其中，扮通過導(dǎo)航電文中測距精度因子N提供給用戶
[0251] Ει越小時，測量誤差越小，這滿足加權(quán)算法中對權(quán)重因子的選擇要求；
[0252] E2由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1本身預(yù)測和實際測量值得到的，每次測量誤差都 會得到與該測量誤差相關(guān)的一組誤差值，這樣就每次測量都可以得到與之對應(yīng)的測量誤差 的標(biāo)準(zhǔn)差σ(Μ):
[0253] W(M) = 0(M)
[0254] 以該標(biāo)準(zhǔn)差作為權(quán)重因子；
[0255] E3用載噪比表示，采用SIGMA-ε模型進(jìn)行誤差衡量，
[0257] a、b為模型參數(shù)，No,i為測量的載噪比，當(dāng)載噪比越大時，測量誤差也就越小，滿足 了加權(quán)算法中對權(quán)重因子的選擇要求；
[0258] E4以地球潮汐為例，潮汐引起測站位移，位移越小，引起的誤差越小，符合權(quán)重因 子選取要求；
[0259] 設(shè)E1、E2、E3、E4的權(quán)重因子分別為《|f、<f、< )、<?)，對其進(jìn)行重新加權(quán)， 得到：
[0262] (3)確定誤差消減后的定位誤差：
[0263] 確定兩次誤差消減對定位精度的影響因子分別為QjPQ2,綜合影響因子：
[0264] Q = QiXQ2
[0265] 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：
[0266] DRMSh=QXDRMSq
[0267] DRMSq和DRMSh分別表示誤差消減前后定位誤差。
[0268] 本優(yōu)選實施例通過對衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差進(jìn)行消除，提高了全球?qū)Ш?衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1的靈敏度，進(jìn)一步提高了衛(wèi)星偽距的測量精度，從而提高了定位精度。
[0269] 優(yōu)選的，所述位置解算粗差消除單元13以計算機和濾波器為載體，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 元用于對所述消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測量數(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)行迭代計算，直到定位位置的增量小于預(yù)設(shè)的足夠小的閥值T 2時終 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所述定位 結(jié)果采用卡爾曼濾波進(jìn)行濾波計算，并輸出最終的定位結(jié)果；
[0270] 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 偽距測量誤差方程的系數(shù)陣和常數(shù)項，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；
[0271 ]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，對檢驗的粗差，根據(jù)衛(wèi)星偽距測量 誤差方程和初始化矩陣計算出新矩陣，計算新矩陣各向量之間的距離，采用K-means聚類方 法對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，從而完成粗差識別。
[0272] 本優(yōu)選實施例將最小二乘法、迭代運算、聚類方法和濾波計算相結(jié)合，提高衛(wèi)星優(yōu) 選和定位的精度，在消除偽距測量誤差后、迭代運算之前進(jìn)行是否存在粗差的判斷，并隔離 存在粗差的故障衛(wèi)星，減小了計算量，進(jìn)一步提高定位準(zhǔn)確度。
[0273] 在此應(yīng)用場景中，設(shè)定閾值Τι的取值為45mm，定位速度相對提高了14%，定位精度 相對提高了 15 %。
[0274]應(yīng)用場景5
[0275]參見圖1、圖2，本應(yīng)用場景的一個實施例的一種充電功能良好的電動汽車，包括電 動汽車和與電動汽車相連的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機，其特征在于，所述電動汽車的電池 為磷酸鐵鋰電池，包括176節(jié)串聯(lián)的容量為320Ah電池單體組成的電池組，每節(jié)單體電池的 額定電壓為3.2V，單體電池正常工作電壓范圍為2. OV-3.65V，需要充電時，采用單體電池電 量均衡方法進(jìn)行充電，首先采用100A的電流對電池組進(jìn)行恒流充電，其特征在于，當(dāng)電池組 內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，采用以下降電壓充電方式完成充 電過程：
[0276] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，充電電流降低 為 50A;
[0277] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.575V或者整體電壓大于610V，充電電流降低 為 30A;
[0278] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.60V或者整體電壓大于612V，充電電流降低 為 20A;
[0279] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.625V或者整體電壓大于614V，充電電流降低 為 10A;
[0280] 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.65V或者整體電壓大于616V，停止充電，完成 充電過程。
[0281] 優(yōu)選地，當(dāng)檢測到所有單體電壓大于3V且不大于3.55V，并且電池組內(nèi)任意一個電 池單體電壓低于電池組的平均電壓值小于l〇mv，整體電壓不大于608V時，直接采用100A電 流恒流充電。
[0282] 本發(fā)明上述實施例能有效達(dá)到消除電池組不一致性，提高電池組實際可用容量和 延長電池組循環(huán)使用壽命。
[0283] 優(yōu)選地，當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，進(jìn)入降 電壓充電過程至充電結(jié)束。
[0284] 本優(yōu)選實施例能夠大幅節(jié)約能源。
[0285] 優(yōu)選的，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1包括衛(wèi)星偽距測量結(jié)果獲取單元11、衛(wèi)星 測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)星偽距測量結(jié)果獲取單元11 用于同時處理多顆衛(wèi)星的偽距觀測，獲取衛(wèi)星偽距測量數(shù)據(jù);所述衛(wèi)星測量偽距誤差消除 單元12用于消除衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差;所述位置解算粗差消除單元13用于采用 最小二乘法對消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測量數(shù)據(jù)進(jìn)行位置解算，并在解算過程中進(jìn)行粗 差消除，最終獲取所述高精度坐標(biāo)。
[0286] 本優(yōu)選實施例構(gòu)建了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的主要架構(gòu)。
[0287] 優(yōu)選的，所述衛(wèi)星偽距測量結(jié)果獲取單元11采用的衛(wèi)星偽距的測量計算公式為：
[0289]式中，M=l，2,…，m為所有觀測到衛(wèi)星的臨時編號，P(M)為每顆可見衛(wèi)星的測量偽 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1位置的幾何距離，Sts為全球?qū)Ш叫l(wèi) 星系統(tǒng)接收機1時鐘與GPS時鐘的鐘差，δ? (Μ)為每顆衛(wèi)星與GPS時鐘的鐘差，Y(M)為信號延時 誤差，Y(M) = C(M)+D(M)+Z(M)+R(M)，C (M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng)過磁層的延時，D(M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng) 過電離層的延時，Z(M)為每個衛(wèi)星信號經(jīng)過中性層的延時，R(M)為地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)的延時，nf 3 為對每個衛(wèi)星信號的偽距測量噪聲；
[0290]
X為全球?qū)?航衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1的位置坐標(biāo)向量，X(M)為衛(wèi)星Μ的位置坐標(biāo)向量。
[0291]本優(yōu)選實施例提出了可見衛(wèi)星的測量偽距的計算公式，在偽距的計算中考慮了各 種延時誤差，減少了初始定位的時間，減少了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的能量損耗，增加 了待機時間，提高了衛(wèi)星偽距的測量精度。
[0292]優(yōu)選的，所述消除衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差包括：
[0293] (1)第一次對誤差進(jìn)行消除：
[0294]由于衛(wèi)星軌道攝動，衛(wèi)星在軌位置與真實位置會存在偏差P1，采取差分定位法進(jìn) 行消除，誤差消減后偏差為P' i;
[0295] 由于存在時鐘漂移和相對論效應(yīng)，各個衛(wèi)星時鐘不可能與GPS時間嚴(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pS;
[0296] 由于各誤差對定位精度影響不同，設(shè)定閾值?\，并引入誤差評估因子P:
[0297] P= (pi-p71) X (ρ2_ρ7 2)
[0298] 若PSTi，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!^的取值范圍為[30m，50m];
[0299] 除Sts無法通過接收的可見星信息進(jìn)行修正，可得：
[0301 ]對其使用Taylor展開并進(jìn)行一階化線性化截斷，忽略剩下的高階項，從而使偽距 測量方程線性化求解：Apw=H · ΔΧ
[0302]
分別為k和k-1時刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1相 對衛(wèi)星Μ的偽距，八乂 = 乂1{41{-141^狀1{- 1分別為1^和1^-1時刻全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1的位 置；
[0303] (2)第二次對誤差進(jìn)行消除：
[0304]經(jīng)過第一次誤差消除，易得：
[0305] nW = pm - ||χ(?) _χ|| _ Sts
[0306] 為了研究方便，假設(shè)測量誤差<M)符合獨立分布的條件，并且符合正態(tài)分布：
[0312]每一個輸出測量值p(M)對應(yīng)一個權(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P(M)測量誤差越小，w(M)應(yīng)越??；
[0313]其中，影響偽距測量精度的因素包括：與GPS衛(wèi)星本身有關(guān)的誤差Ei、與全球?qū)Ш?衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1有關(guān)的誤差E2、與衛(wèi)星信號強度有關(guān)的誤差E3、包括地球潮汐在內(nèi)其它誤 差E4;
[0314]其中，玢通過導(dǎo)航電文中測距精度因子N提供給用戶，
[0315] Ει越小時，測量誤差越小，這滿足加權(quán)算法中對權(quán)重因子的選擇要求；
[0316] E2由全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收機1本身預(yù)測和實際測量值得到的，每次測量誤差都 會得到與該測量誤差相關(guān)的一組誤差值，這樣就每次測量都可以得到與之對應(yīng)的測量誤差 的標(biāo)準(zhǔn)差σ (Μ):
[0317] w(M) = o(M)
[0318] 以該標(biāo)準(zhǔn)差作為權(quán)重因子；
[0319] E3用載噪比表示，采用SIGMA-ε模型進(jìn)行誤差衡量，
[0321] a、b為模型參數(shù)，No,i為測量的載噪比，當(dāng)載噪比越大時，測量誤差也就越小，滿足 了加權(quán)算法中對權(quán)重因子的選擇要求；
[0322] E4以地球潮汐為例，潮汐引起測站位移，位移越小，引起的誤差越小，符合權(quán)重因 子選取要求；
[0323] 設(shè)E1、E2、E3、E4的權(quán)重因子分別為w| ?)、w￡?)、M4f、w?f，對其進(jìn)行重新加權(quán)， 得到：
[0326] (3)確定誤差消減后的定位誤差：
[0327] 確定兩次誤差消減對定位精度的影響因子分別為QjPQ2,綜合影響因子：
[0328] Q = QiXQ2
[0329] 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：
[0330] DRMSh=QXDRMSq
[0331] DRMSq和DRMSh分別表示誤差消減前后定位誤差。
[0332] 本優(yōu)選實施例通過對衛(wèi)星偽距測量過程中的系統(tǒng)誤差進(jìn)行消除，提高了全球?qū)Ш?衛(wèi)星系統(tǒng)接收機1的靈敏度，進(jìn)一步提高了衛(wèi)星偽距的測量精度，從而提高了定位精度。
[0333] 優(yōu)選的，所述位置解算粗差消除單元13以計算機和濾波器為載體，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 元用于對所述消除系統(tǒng)誤差后的衛(wèi)星偽距測量數(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)行迭代計算，直到定位位置的增量小于預(yù)設(shè)的足夠小的閥值τ2時終 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所述定位 結(jié)果采用卡爾曼濾波進(jìn)行濾波計算，并輸出最終的定位結(jié)果；
[0334] 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 偽距測量誤差方程的系數(shù)陣和常數(shù)項，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；
[0335] 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，對檢驗的粗差，根據(jù)衛(wèi)星偽距測量 誤差方程和初始化矩陣計算出新矩陣，計算新矩陣各向量之間的距離，采用K-means聚類方 法對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，從而完成粗差識別。
[0336] 本優(yōu)選實施例將最小二乘法、迭代運算、聚類方法和濾波計算相結(jié)合，提高衛(wèi)星優(yōu) 選和定位的精度，在消除偽距測量誤差后、迭代運算之前進(jìn)行是否存在粗差的判斷，并隔離 存在粗差的故障衛(wèi)星，減小了計算量，進(jìn)一步提高定位準(zhǔn)確度。
[0337]在此應(yīng)用場景中，設(shè)定閾值Τι的取值為50mm，定位速度相對提高了15%，定位精度 相對提高了 16 %。
[0338]最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保 護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解，可以對本發(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 質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種充電功能良好的電動汽車，包括電動汽車和與電動汽車相連的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系 統(tǒng)接收機，其特征在于，所述電動汽車的電池為磷酸鐵鋰電池，包括176節(jié)串聯(lián)的容量為 320Ah電池單體組成的電池組，每節(jié)單體電池的額定電壓為3.2V，單體電池正常工作電壓范 圍為2.0V-3.65V，需要充電時，采用單體電池電量均衡方法進(jìn)行充電，首先采用100A的電流 對電池組進(jìn)行恒流充電，其特征在于，當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電 壓大于608V，采用以下降電壓充電方式完成充電過程： 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，充電電流降低為 50A； 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.575V或者整體電壓大于610V，充電電流降低為 30A； 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.60V或者整體電壓大于612V，充電電流降低為 20A； 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.625V或者整體電壓大于614V，充電電流降低為 10A； 當(dāng)電池組內(nèi)任一電池單體電壓大于3.65V或者整體電壓大于616V，停止充電，完成充電 過程。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充電功能良好的電動汽車，其特征在于，當(dāng)檢測到所有單 體電壓大于3V且不大于3.55V，并且電池組內(nèi)任意一個電池單體電壓低于電池組的平均電 壓值小于l〇mv，整體電壓不大于608V時，直接采用100A電流恒流充電。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種充電功能良好的電動汽車，其特征在于，當(dāng)電池組內(nèi)任一 電池單體電壓大于3.55V或者整體電壓大于608V，進(jìn)入降電壓充電過程至充電結(jié)束。
【文檔編號】H02J7/00GK106026310SQ201610621597
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月30日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】楊超坤