CN112666585A - 基于移动平台的多gnss天线高精度动态定位方法 - Google Patents

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CN112666585A CN202011155377.6A CN202011155377A CN112666585A CN 112666585 A CN112666585 A CN 112666585A CN 202011155377 A CN202011155377 A CN 202011155377A CN 112666585 A CN112666585 A CN 112666585A
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郭博峰
邸明伟
张安民
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Abstract

本发明介绍了一种基于移动平台的多GNSS天线高精度动态定位方法，通过多个GNSS天线形成的几何约束关系，形成互校检条件，增强探测定位粗差的能力，同时解决单天线因信号失锁导致无法定位的缺陷，提升定位可靠性；通过增加天线个数，综合采用多天线定位结果，可减弱随机误差的影响，提高定位精度。

Description

基于移动平台的多GNSS天线高精度动态定位方法
技术领域
本发明属于移动平台定位技术领域，具体涉及一种基于移动平台的多GNSS 天线高精度动态定位方法。
背景技术
GNSS技术是目前海上、陆地以及航空定位使用最广泛、最有效的技术手段。经过40余年的发展，GNSS系统本身由一支独大的GPS发展成为群星璀璨的BDS、 GLONASS、GALILEO等多导航系统。随着技术的不断进步，人们对位置服务的要求逐渐增高，GNSS定位技术也从伪距单点定位、伪距差分定位，逐步发展到网络RTK和PPP技术。但是，在一些恶劣环境下，如高动态海洋环境、高楼林立的城市中等，采用单台GNSS接收机容易导致信号失锁，观测数据粗差较多，最终也会导致定位精度下降，定位结果不可靠，尤其在低成本GNSS天线定位中，单一的GNSS天线由于其抗干扰能力弱，导致其定位精度较低。因此，有必要研究更高精度的GNSS定位方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于移动平台的多GNSS天线高精度动态定位方法，以解决背景技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于移动平台的多GNSS 天线高精度动态定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，对多个GNSS天线及接收机安装；
步骤二，进行单个GNSS位置高精度解算，包括实时事后动态差分PPK解算、实时动态差分解算RTK以及精密单点定位PPP解算；
步骤三，对多个天线GNSS进行定位解算，组合多个天线提高GNSS定位精度。
优选地，步骤一中，多个GNSS天线按照对称的几何位置进行安装。
优选地，步骤二中，单个GNSS位置高精度解算，解算方法分为三种：接收基站实时差分数据流进行实时动态差分解算RTK解算，要求GNSS接收机可以实时接收差分数据；通过自行建立的基准站进行实时事后动态差分PPK解算，要求基准站距离到移动平台位置小于10千米；通过事后接收的国际GNSS服务组织发布的精密星历产品，包含精密轨道产品及精密钟差产品。
优选地，步骤三中，多天线GNSS定位中，计算出同一历元时刻每个GNSS 天线定位解后，基于安装的几何关系进行互校检，剔除异常数据，然后将多个 GNSS天线观测值归算到载体某一位置处，通过增加观测个数来提高GNSS定位精度。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
本发明提出的一种基于移动平台的多GNSS天线高精度动态定位方法，通过多个GNSS天线形成的几何约束关系，形成互校检条件，增强探测定位粗差的能力，同时解决单天线因信号失锁导致无法定位的缺陷，提升定位可靠性；通过增加天线个数，综合采用多天线定位结果，可减弱随机误差的影响，提高定位精度。
附图说明
图1是本发明测量三天线GNSS安装示意图；
图2是本发明测量四天线GNSS安装示意图；
图3是本发明测量五天线GNSS安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
本发明介绍了一种基于移动平台的多GNSS天线高精度动态定位方法，所谓的高精度动态定位方法是指通过安装多个GNSS天线，通过一定的安装位置来形成几何约束，减弱GNSS粗差以及随机误差的影响，进一步提高GNSS定位精度。
本发明基于移动平台的多GNSS天线高精度动态定位方法，由多GNSS天线及接收机安装、单GNSS位置高精度解算、多天线GNSS定位解算三个主要部分组成，具体过程如下：
步骤一，多GNSS天线及接收机安装。多GNSS天线及接收机安装，其中主要设备包含：多个GNSS天线和GNSS接收机。多个GNSS天线可以采用一定的几何关系进行约束。其中，三GNSS天线的几何关系如图1所示，四GNSS天线的几何安装位置如图2所示，五GNSS天线的几何关系如图3所示。
步骤二，进行单GNSS位置高精度解算。接收基站实时差分数据流进行RTK 解算，要求GNSS接收机可以实时接收差分数据；通过自行建立的基准站进行PPK 解算，要求基准站距离到移动平台位置小于10千米；通过事后接收的国际GNSS 服务组织发布的精密星历产品，包含精密轨道产品，精密钟差产品等。
步骤三中多天线GNSS定位解算，通过组合多个天线提高GNSS定位精度。这种方法主要包含以下三步：(a)对单个GNSS天线解进行滤波，初步剔除异常数据；(b)基于几何关系约束的坐标互校检。在本步骤中，可以对各接收机的几何关系进行验证。以四天线GNSS定位为例，如图2所示，天线间的位置关系已知，将各天线的坐标转换到空间直角坐标系下，以天线1,2,3为例。天线1 在空间直角坐标系下的坐标为(X1,Y1,Z1)天线2的坐标为(X2,Y2,Z2)，天线3的坐标为(X3,Y3,Z3)，天线4的坐标为(X4,Y4,Z4)。则：
Figure RE-GDA0002966685550000031
Figure RE-GDA0002966685550000032
以此可以进行两两验证，以剔除存在粗差的解算数据。(c)综合四个天线的位置信息，估计中心点O的坐标值。通过第一步中计算的四个坐标的位置，来计算O点位置，计算公式为：
Figure RE-GDA0002966685550000033
然后，采用卡尔曼滤波对最终的结果再次进行滤波。通过多天线的观测以及Kalman滤波的解算结果，可以有效减弱随机误差的影响，提升GNSS观测精度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于移动平台的多GNSS天线高精度动态定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，对多个GNSS天线及接收机安装；
步骤二，进行单个GNSS位置高精度解算，包括实时事后动态差分PPK解算、实时动态差分解算RTK以及精密单点定位PPP解算；
步骤三，对多个天线GNSS进行定位解算，组合多个天线提高GNSS定位精度。
2.根据权利要求1所述的基于移动平台的多GNSS天线高精度动态定位方法，其特征在于，步骤一中，多个GNSS天线按照对称的几何位置进行安装。
3.根据权利要求1所述的基于移动平台的多GNSS天线高精度动态定位方法，其特征在于，步骤二中，单个GNSS位置高精度解算，解算方法分为三种：接收基站实时差分数据流进行实时动态差分解算RTK解算，要求GNSS接收机可以实时接收差分数据；通过自行建立的基准站进行实时事后动态差分PPK解算，要求基准站距离到移动平台位置小于10千米；通过事后接收的国际GNSS服务组织发布的精密星历产品，包含精密轨道产品及精密钟差产品。
4.根据权利要求1所述的基于移动平台的多GNSS天线高精度动态定位方法，其特征在于，步骤三中，多天线GNSS定位中，计算出同一历元时刻每个GNSS天线定位解后，基于安装的几何关系进行互校检，剔除异常数据，然后将多个GNSS天线观测值归算到载体某一位置处，通过增加观测个数来提高GNSS定位精度。
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