CN111025356A - 一种基于方差分量估计的gnss多系统自适应融合定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于方差分量估计的GNSS多系统自适应融合定位方法，其解决了现有GNSS多系统融合定位中不同系统观测值合理的权比问题，其包括以下步骤：对各个GNSS系统的观测值定初权；进行首次平差，得到各个GNSS系统观测值的残差信息；根据方差分量估计的方法计算各个GNSS系统方差因子并对其重新定权；确定多系统融合定位中各个GNSS系统观测值的权比，本发明可广泛应用于GNSS卫星精密定位领域。

Description

一种基于方差分量估计的GNSS多系统自适应融合定位方法

技术领域

本发明涉及GNSS卫星精密定位领域，尤其是涉及一种基于方差分量估计的GNSS多系统自适应融合定位方法。

背景技术

随着中国北斗二代卫星导航定位系统(BDS)的逐步实现，美国GPS系统的逐步现代化，俄罗斯GLONASS系统的逐步恢复完善，以及欧洲的Galileo系统逐步发展，越来越多的导航卫星能够为用户提供定位导航授时服务；单一导航系统服务存在可视卫星数目较少、星座几何分布较差以及卫星系统完好性薄弱等问题，因此更加稳健的多系统融合定位受到了广泛关注；多系统融合定位不仅比单系统具有更完善的星座分布，还具有更多的可视卫星数和更高的卫星可靠性等，然而由于不同系统之间存在星座差异，所以在考虑不同系统融合问题时，系统之间合理的权比分配就成为融合研究的核心问题。

在实际观测中，各类系统观测值的权会随时间、卫星升降变化，常数比并不能真实反映各类观测值实际精度，进而影响多系统融合定位的精度，因此，自适应地估计各个系统观测值的观测精度，合理调整各类观测值的权比，对GNSS多系统融合定位精度的提高有重要意义。

发明内容

本发明就是针对现有GNSS多系统融合定位中不同系统观测值合理的权比问题，提供一种基于方差分量估计的GNSS多系统自适应融合定位方法，可自适应调整不同GNSS系统观测值之间的融合比例因子，改善和提高融合定位精度。

为此，本发明中GNSS多系统自适应融合定位方法，包括以下步骤：

步骤1：对各个GNSS系统的观测值定初权；

步骤2：进行首次平差，得到各个GNSS系统观测值的残差信息；

步骤3：根据方差分量估计的方法计算各个GNSS系统方差因子并对其重新定权；

步骤4：确定多系统融合定位中各个GNSS系统观测值的权比。

优选的，对各个GNSS系统的观测值定初权，具体为：设GPS，GLONASS与BDS导航系统的观测值分别是L₁，L₂和L₃，其权阵分别为P₁，P₂和P₃，且观测值之间相互独立，相应的误差方程为：

则三类观测值的方差和单位权方差为：

可得法方程为：

根据二次型期望公式可得方差分量估计公式如下：

在GNSS融合定位中，将观测值分为GPS、GLONASS及BDS三类，并定各自的初始权分别为P₁，P₂和P₃。

优选的，进行首次平差，得到各个GNSS系统观测值的残差信息，具体为：

V_i ^TP_iV_i(i＝1,2,3)

优选的，计算各个GNSS系统方差因子并对其重新定权，具体为：进行方差分量估计，求得各类观测值的单位权方差估值：

重新定权为：

优选的，确定多系统融合定位中各个GNSS系统观测值的权比，具体为：重复进行步骤2、3、4，直到

为止，满足条件后，计算结束输出参数估计结果。

本发明提出的基于方差分量估计的GNSS多系统自适应融合定位方法，将GNSS观测值根据各个系统进行分类，计算得到各个GNSS系统观测值的残差信息，根据方差分量估计的方法计算各个GNSS系统的方差因子并对其重新定权，从而自适应地合理确定多系统融合定位中各个GNSS系统观测值的权比，提高多系统融合定位的精度。

附图说明

图1为本发明实施例的计算流程示意图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供一种基于方差分量估计的GNSS多系统自适应融合定位方法，其包括以下步骤：

步骤1：对各个GNSS系统的观测值定初权，具体为：

设GPS，GLONASS与BDS导航系统的观测值分别是L₁，L₂和L₃，其权阵分别为P₁，P₂和P₃，且观测值之间相互独立。相应的误差方程为：

则三类观测值的方差和单位权方差为：

由式(1)可得法方程为：

式中，

根据二次型期望公式可得方差分量估计公式如下：

式中，

在GNSS融合定位中，将观测值分为GPS、GLONASS及BDS三类，并定各自的初始权分别为P₁，P₂和P₃。

步骤2：进行首次平差，得到各个GNSS系统观测值的残差信息，具体为：

步骤3：根据方差分量估计的方法计算各个GNSS系统方差因子并对其重新定权，具体为：根据式(4)进行方差分量估计，求得各类观测值的单位权方差估值：

再根据下式重新定权为：

其中c为任意常数，一般取

的某个值。

步骤4：确定多系统融合定位中各个GNSS系统观测值的权比，具体为：重复进行步骤2、3、4，即平差、方差分量估计、定权后再平差，直到

为止，满足各类观测值的方差因子相等的条件后，计算结束输出参数估计结果，比较计算结果得到，通过方差分量估计方法可以自适应地合理确定多系统融合定位中各个GNSS系统观测值的权比，提高多系统融合定位的精度。

惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (5)

1.一种基于方差分量估计的GNSS多系统自适应融合定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对各个GNSS系统的观测值定初权；

步骤2：进行首次平差，得到各个GNSS系统观测值的残差信息；

步骤3：根据方差分量估计的方法计算各个GNSS系统方差因子并对其重新定权；

步骤4：确定多系统融合定位中各个GNSS系统观测值的权比。

2.根据权利要求1所述的基于方差分量估计的GNSS多系统自适应融合定位方法，其特征在于所述步骤1通过以下方式实现，具体为：设GPS，GLONASS与BDS导航系统的观测值分别是L₁，L₂和L₃，其权阵分别为P₁，P₂和P₃，且观测值之间相互独立，相应的误差方程为：

则三类观测值的方差和单位权方差为：

可得法方程为：

根据二次型期望公式可得方差分量估计公式如下：

在GNSS融合定位中，将观测值分为GPS、GLONASS及BDS三类，并定各自的初始权分别为P₁，P₂和P₃。

3.根据权利要求2所述的基于方差分量估计的GNSS多系统自适应融合定位方法，其特征在于所述步骤2通过以下方式实现，具体为：

V_i ^TP_iV_i(i＝1,2,3)。

4.根据权利要求3所述的基于方差分量估计的GNSS多系统自适应融合定位方法，其特征在于所述步骤3通过以下方式实现，具体为：进行方差分量估计，求得各类观测值的单位权方差估值：

重新定权为：

5.根据权利要求4所述的基于方差分量估计的GNSS多系统自适应融合定位方法，其特征在于所述步骤4通过以下方式实现，确定多系统融合定位中各个GNSS系统观测值的权比，具体为：重复进行步骤2、3、4，直到

为止，满足条件后，计算结束输出参数估计结果。

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