CN108873023B - 一种提高定位精度的观测量的处理方法 - Google Patents

一种提高定位精度的观测量的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及测绘和导航领域，具体提供了一种提高定位精度的观测量的处理方法，所述方法包括：观测量可用性及状态检测，观测量选择策略，构建观测方程确定观测量加权系数，后校验设置观测卫星的状态标志。这样的一系列处理，可以提高定位解算的稳定性和准确性。本方法流程阐述了单点定位中观测量的具体处理流程和关键处理算法，对提高单点定位指标有较高的工程应用价值，对产品的性能提升有较大的指导意义。

Description

一种提高定位精度的观测量的处理方法
技术领域
本发明涉及测绘领域，尤其涉及一种提高定位精度的观测量的处理方法。
背景技术
卫星定位技术现已广泛用于导航、测绘等各种领域。如何获得可靠稳定的定位结果，是国内外厂家研究的热点和核心技术。由于技术难度和商业价值等原因，目前还没有公开文献对定位过程中的观测量处理过程做详细的描述。本文基于自研的B380多模多频高精度板卡，阐述了观测量的数据处理流程，该方法运算量低，易于实现，对定位性能提升良好且对处理芯片不会造成额外负担。
发明内容
本发明提供了一种用于处理定位过程观测量的流程，旨在提供定位过程中的结果稳定性和精度。具体方案如下：
一种提高定位精度的观测量的处理方法，包括如下步骤：
步骤S1、进行观测量计算；
步骤S2、对观测量进行可用性检测；
步骤S3、对卫星状态进行检测；
步骤S4、进行卫星位置计算；
步骤S5、进行观测量选择；
步骤S6、构造观测量方程；
步骤S7、进行仰角方位计算；
步骤S8、进行电离层对流层误差计算；
步骤S9、进行加权最小二乘法计算得到定位结果；
步骤S10、判断是否达到最大迭代次数或已经收敛，若通过进行步骤S11，若不通过继续执行步骤S6；
步骤S11、进行完好性检测处理，若通过进行步骤S12，若不通过继续执行步骤S5；
步骤S12、进行残差计算；
步骤S13、进行定位后校验；
步骤S14、更新定位结果及时间修正。
上述的提高定位精度的观测量的处理方法，其中，在步骤S9中，根据包括信号强度、高度角，卫星类型的信息进行加权处理。
上述的提高定位精度的观测量的处理方法，其中，在步骤S13中，在定位完成后可以对参与解算的观测量后校验，对有异常情况出现的观测量打上标志，用于下次数据筛选的参考条。
上述的提高定位精度的观测量的处理方法，其中，在步骤S2中，对观测量做可用性检测，环路稳定跟踪以后可以根据时间和环路寄存器值计算出观测量，并对生成的观测量要进行检查，具体计算公式如下：
|Psrt1-Psrt2-(Cart1-Cart2)|≤Th 公式1；
|deltaPsrt1-deltaPsrt2|≤SlipTh 公式2；
公式1用于检测伪距多普勒与载波多普勒的差值，设定一个阈值，若差值超过阈值，则此时的观测量波动较大不适合使用；
公式2用于判断载波相位的变化率，若载波计数的增加量发生周跳，则此时的观测量波动较大不适合使用。
上述的提高定位精度的观测量的处理方法，其中，在步骤S3中，对卫星状态进行检测的步骤包括：
判断星电文是否已经正确初始化、判断卫星电文是否过旧、判断卫星电文是否健康、判断卫星轨道精度是否正常。
上述的提高定位精度的观测量的处理方法，其中，所述方法还包括：
得到卫星位置和观测量后，为得到更高的定位精度和更平稳的定位结果，对参与定位的伪距进行筛选，筛选条件如下：
伪距是否过大或者过小；该卫星的仰角是否在高于高度截止角；该卫星是否被用户剔除；该伪距上次定位的残差过大。
上述的提高定位精度的观测量的处理方法，其中，在步骤S9中，根据首次定位加权、电离层误差加权、对流层误差加权，高度角加权、轨道精度加权来确定权重系数。
上述的提高定位精度的观测量的处理方法，其中，在步骤S10和步骤S11中，根据完好性检测处理的结果，对不符合的卫星进行剔除，然后重新计算；
若定位无效不能再次进行最小二乘，则标记为定位失败，定位后对定位结果进行更新，将新的钟差修正至时钟系统内。
本发明提供的方法，能适应更复杂的环境，定位可靠性和精度得到提高。本发明没有运算量特别大的操作，对产品的资源消耗不会有增加；本发明调试和分析数据有指导意思，可以当做质检数据的判断条件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明大致的处理流程图；
图2为本发明提供的提高定位精度的观测量的处理方法的详细流程图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
图1为本发明简要的处理流程附图，大致处理流程如下：
步骤1、对生成的观测量要进行检验和设置相应的标志，然后有定位模块在根据当前的工作状态进行选择，并且根据相应的状态确定权重系数，构建出来的解算方程保留后校验的相关信息，处理流程如图1所示。此流程的主要思想是利用卫星的完好性信息和观测量时间上的连续性对其进行可用性判断，如果在一个合格的阈值范围，则表明该观测量稳定可靠。
步骤2、定位观测方程解算结果完成后，用解算的残差结果做完好性检测，把有问题的观测量进行标签，让其在下一次的观测量选择和定权时做参考。
参照图2所示，下面对本发明的详细步骤进行描述。
一种提高定位精度的观测量的处理方法，包括如下步骤：
步骤S1、进行观测量计算；
步骤S2、对观测量进行可用性检测；
步骤S3、对卫星状态进行检测；
步骤S4、进行卫星位置计算；
步骤S5、进行观测量选择；
步骤S6、构造观测量方程；
步骤S7、进行仰角方位计算；
步骤S8、进行电离层对流层误差计算；
步骤S9、进行加权最小二乘法计算得到定位结果；
步骤S10、判断是否达到最大迭代次数或已经收敛，若通过进行步骤S11，若不通过继续执行步骤S6；
步骤S11、进行完好性检测处理，若通过进行步骤S12，若不通过继续执行步骤S5；
步骤S12、进行残差计算；
步骤S13、进行定位后校验；
步骤S14、更新定位结果及时间修正。
在本发明一可选的实施例中，在步骤S9中，根据包括信号强度、高度角，卫星类型的信息进行加权处理。
在本发明一可选的实施例中，在步骤S13中，在定位完成后可以对参与解算的观测量后校验，对有异常情况出现的观测量打上标志，用于下次数据筛选的参考条。
在本发明一可选的实施例中，在步骤S2中，对观测量做可用性检测，环路稳定跟踪以后可以根据时间和环路寄存器值计算出观测量，并对生成的观测量要进行检查，具体计算公式如下：
|Psrt1-Psrt2-(Cart1-Cart2)|≤Th 公式1；
|deltaPsrt1-deltaPsrt2|≤SlipTh 公式2；
公式1用于检测伪距多普勒与载波多普勒的差值，设定一个阈值，若差值超过阈值，则此时的观测量波动较大不适合使用；公式2用于判断载波相位的变化率，若载波计数的增加量发生周跳，则此时的观测量波动较大不适合使用。公式1是检测伪距多普勒与载波多普勒的差值，设定一个阈值，正常锁定跟踪下，这个差值都不应该会超过阈值，如果超过了则说明环路的跟踪状态不是很理想，可以近似认为此时的观测量波动较大不适合使用。公式2就是判断了载波相位的变化率，没有周跳的情况下，载波计数的增加量是比较稳定的一个值。如果发生了周跳，也可以用该公式作近似的判断。
在本发明一可选的实施例中，在步骤S3中，通过可用性检测的观测量可以先计算其卫星的位置，计算位置前，先要对卫星的状态进行判断，目前卫星的状态主要有以下几种：
ORBIT_CLOCK_PARA_OK---------卫星电文是否已经正确初始化
OLD_EPH---------卫星电文是否过旧
EPH_UNHEALTHY---------卫星电文是否健康
URA_ABSENCE---------卫星轨道精度是否正常。
在本发明一可选的实施例中，所述方法还包括：得到卫星位置和观测量后，为得到更高的定位精度和更平稳的定位结果，需要对参与定位的伪距进行一个筛选，筛选条件如下：伪距是否过大或者过小；该卫星的仰角是否在高于高度截止角；该卫星是否被用户剔除；该伪距上次定位的残差过大。
在本发明一可选的实施例中，选完了观测量，就可以进行构造观测量方程和进行加权最小二乘的运算了，消除完电离层误差和对流层误差的观测量还需要确定权重系数。在步骤S9中，根据首次定位加权、电离层误差加权、对流层误差加权，高度角加权、轨道精度加权来确定权重系数。
在本发明一可选的实施例中，计算得到的定位结果后，会对这次的计算进行完好性检测(RAIM)，主要的思想就是检测观测量的残差平方和是否超限，迭代的次数是否超限。在步骤S10和步骤S11中，根据RAIM的结果，会对不符合的卫星进行剔除，然后重新计算。如果定位无效不能再次进行最小二乘，则会标记为定位失败。
定位后需要更新下定位结果，把新的钟差修正到时钟系统里去。另外定位成功后还要后校验所有的观测量。根据校验结果设置相应的观测量状态。
在本发明中，定位结果的稳定性和精度指标除了依赖环路跟踪的性能以外，对观测量选取也有很大关系，在实际应用中，各种原因导致的观测量异常往往是不能完全预测和避免的，如果对这些异常情况进行处理会对定位性能有明显的提升效果。
用户定位的观测量需要做预处理，基于卫星的时间连续性和定位结果的完好性等信息，可以对观测量已经检验，让通过检验的观测量进行定位运算。
得到观测量以后，就可以构建观测量方程，但是就算是通过检验的观测量，也不是都有相同的精度，还要根据信号强度，高度角，卫星类型等信息进行加权处理，这样的处理方式会避免一些质量略差的观测量占比较高的影响因子。
在本发明中，定位的结果满足时间连续性，在一定的时间间隔内是可以推算出下一次的解算结果。同时，在定位完成后可以对参与解算的观测量后校验，对有异常情况出现的观测量打上标志，用于下次数据筛选的参考条件。
在实际应用中，若想实现定位解算，需要知道卫星位置，获得卫星状态，修正参数等一系列信息。这些信息可以辅助对观测量的选择。
本发明提供的方法，能适应更复杂的环境，定位可靠性和精度得到提高。本发明没有运算量特别大的操作，对产品的资源消耗不会有增加；本发明调试和分析数据有指导意思，可以当做质检数据的判断条件。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种提高定位精度的观测量的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、进行观测量计算；
步骤S2、对观测量做可用性检测，环路稳定跟踪以后根据时间和环路寄存器值计算出观测量，并对生成的观测量要进行检查，具体计算公式如下：
|Psrt1-Psrt2-(Cart1-Cart2)|≤Th 公式1；
|deltaPsrt1-deltaPsrt2|≤SlipTh 公式2；
公式1用于检测伪距多普勒与载波多普勒的差值，设定一个阈值，若差值超过阈值，则此时的观测量波动较大不适合使用；
公式2用于判断载波相位的变化率，若载波计数的增加量发生周跳，则此时的观测量波动较大不适合使用；
步骤S3、对卫星状态进行检测；
步骤S4、进行卫星位置计算；
步骤S5、进行观测量选择；
步骤S6、构造观测量方程；
步骤S7、进行仰角方位计算；
步骤S8、进行电离层对流层误差计算；
步骤S9、进行加权最小二乘法计算得到定位结果；
步骤S10、判断是否达到最大迭代次数或已经收敛，若通过进行步骤S11，若不通过继续执行步骤S6；
步骤S11、进行完好性检测处理，若通过进行步骤S12，若不通过继续执行步骤S5；
步骤S12、进行残差计算；
步骤S13、进行定位后校验；
步骤S14、更新定位结果及时间修正。
2.如权利要求1所述的提高定位精度的观测量的处理方法，其特征在于，在步骤S9中，根据包括信号强度、高度角，卫星类型的信息进行加权处理。
3.如权利要求1所述的提高定位精度的观测量的处理方法，其特征在于，在步骤S13中，在定位完成后对参与解算的观测量后校验，对有异常情况出现的观测量打上标志，用于下次数据筛选的参考条。
4.如权利要求1所述的提高定位精度的观测量的处理方法，其特征在于，在步骤S3中，对卫星状态进行检测的步骤包括：
判断卫星电文是否已经正确初始化、判断卫星电文是否过旧、判断卫星电文是否健康、判断卫星轨道精度是否正常。
5.如权利要求1所述的提高定位精度的观测量的处理方法，其特征在于，所述方法还包括：
得到卫星位置和观测量后，为得到更高的定位精度和更平稳的定位结果，对参与定位的伪距进行筛选，筛选条件如下：
伪距是否过大或者过小；该卫星的仰角是否在高于高度截止角；该卫星是否被用户剔除；该伪距上次定位的残差过大。
6.如权利要求1所述的提高定位精度的观测量的处理方法，其特征在于，在步骤S9中，根据首次定位加权、电离层误差加权、对流层误差加权，高度角加权、轨道精度加权来确定权重系数。
7.如权利要求1所述的提高定位精度的观测量的处理方法，其特征在于，在步骤S10和步骤S11中，根据完好性检测处理的结果，对不符合的卫星进行剔除，然后重新计算；
若定位无效不能再次进行最小二乘，则标记为定位失败，定位后对定位结果进行更新，将新的钟差修正至时钟系统内。
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