CN115993619A

CN115993619A - 定位方法、装置、电子设备及可读存储介质

Info

Publication number: CN115993619A
Application number: CN202211659184.3A
Authority: CN
Inventors: 付诚; 陈志涛; 陈红; 吴鹏
Original assignee: Wuhan Yixun Beidou Space Time Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Yixun Beidou Space Time Technology Co ltd
Priority date: 2022-12-22
Filing date: 2022-12-22
Publication date: 2023-04-21

Abstract

本发明提供一种定位方法、装置、电子设备及可读存储介质，涉及卫星定位领域，该方法包括：根据每一卫星系统的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定卫星系统对应的方差‑协方差矩阵；根据所有卫星系统的方差‑协方差矩阵构建组合矩阵，以根据组合矩阵、单位权方差及协因数阵确定误差补偿值；根据载波相位观测量、误差补偿值及线性参数确定卫星定位值；每一卫星系统的特征矩阵是根据每一卫星系统的定位精度，选择不同特征参数而确定的，特征参数包括高度角特征或信噪比特征；线性参数是根据接收机的非差非组合观测方程线性变换而确定的。本发明能解决不同星座、不同星座结构以及不同改正信息的精度差异问题，实现卫星精密定位。

Description

定位方法、装置、电子设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及卫星定位领域，尤其涉及一种定位方法、装置、电子设备及可读存储介质。

背景技术

目前，卫星精密定位采用全星座三频导航系统兼顾其他卫星导航系统的方式，在定位技术(Precise Point Positioning-Real Time Kinematic，PPP-RTK)的终端定位中，终端用户将会有不同频点和星座组合的多类工作模式，目前消电离层模型受限于两个频率的观测值组合，导致多频多星座组合定位中的不易拓展以及观测噪声的放大，降低了定位精度，严重制约了PPP-RTK技术在终端应用中的便捷性。

发明内容

本发明提供一种定位方法、装置、电子设备及可读存储介质，用以解决现有技术在多频多星座组合的工作模式中，定位不够精准的技术问题，提供了一种基于所构建的随机模型确定定位值的技术方案。

第一方面，本发明提供了一种定位方法，包括：

根据每一卫星系统的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵；

根据所有卫星系统的方差-协方差矩阵构建组合矩阵，以根据所述组合矩阵、单位权方差以及协因数阵确定误差补偿值；

根据载波相位观测量、所述误差补偿值以及线性参数确定卫星定位值；

所述每一卫星系统的特征矩阵是根据每一卫星系统的定位精度，选择不同特征参数而确定的，所述特征参数包括高度角特征或信噪比特征；

所述线性参数是根据接收机的非差非组合观测方程线性变换而确定的。

根据本发明提供的定位方法，所述根据每一卫星系统的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵，包括：

在零基线情况下，将非差观测值的方差-协方差阵确定为每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵；

在短基线与零基线情况下，将双差观测值的方差-协方差阵确定为每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵。

根据本发明提供的定位方法，所述将非差观测值的方差-协方差阵确定为每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵，包括：

根据每一卫星系统的特征矩阵与参数互相关性矩阵之和确定混合矩阵；

根据所述混合矩阵与设计矩阵的克罗内克积确定点乘矩阵；

根据所述点乘矩阵与所述参数时间相关性矩阵确定每一卫星系统的非差观测值的方差-协方差阵。

根据本发明提供的定位方法，所述将双差观测值的方差-协方差阵确定为每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵，包括：

根据双差转换矩阵以及所述非差观测值的方差-协方差阵的乘积确定双差观测值的方差-协方差阵。

根据本发明提供的定位方法，在根据每一卫星系统的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵之前，还包括：

在任一卫星系统的定位精度大于预设精度的情况下，确定所述卫星系统的特征矩阵为高度角特征矩阵；

在任一卫星系统的定位精度小于或等于预设精度的情况下，确定所述卫星系统的特征矩阵为信噪比特征矩阵。

根据本发明提供的定位方法，所述根据所有卫星系统的方差-协方差矩阵构建组合矩阵，包括：

根据每一卫星系统的方差-协方差矩阵以及每一卫星系统的权重比确定组合矩阵；

所述每一卫星系统的权重比是根据轨道误差的径向、切向和法向分量、以距离为单位的卫星钟差的误差、轨道径向误差分量对等效空间信号测距误差沿视线方向的加权影响因子以及轨道切向和法向误差分量对等效空间信号测距误差沿视线方向的加权影响因子确定的。

根据本发明提供的定位方法，所述根据载波相位观测量、所述误差补偿值以及线性参数确定卫星定位值，包括：

根据载波相位观测量以及所述误差补偿值的差值确定目标观测量；

根据所述目标观测量以及所述线性参数的商值确定卫星定位值。

根据本发明提供的一种定位装置，包括：

第一确定单元：用于根据每一卫星系统的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵；

构建单元：用于根据所有卫星系统的方差-协方差矩阵构建组合矩阵，以根据所述组合矩阵、单位权方差以及协因数阵确定误差补偿值；

第二确定单元：用于根据载波相位观测量、所述误差补偿值以及线性参数确定卫星定位值；

第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述定位方法。

第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述定位方法。

本发明提供的定位方法、装置、电子设备及可读存储介质，根据不同卫星系统所对应的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定不同卫星系统对应的方差-协方差矩阵，并根据所有卫星系统的方差-协方差矩阵所构建的组合矩阵确定出误差补偿值，最后根据载波相位观测量、所述误差补偿值以及线性参数确定卫星定位值。本发明能够解决不同星座、不同星座结构以及不同改正信息的精度差异问题，通过设计终端PPP-RTK定位误差改正、码/相位偏差处理、参数估计、快速模糊度固定的数据处理策略，形成多频多模统一的PPP-RTK定位解算与数据处理策略，从而实现卫星精密定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的定位方法的流程示意图之一；

图2是本发明提供的确定方差-协方差矩阵的流程示意图；

图3是本发明提供的定位方法的流程示意图之二；

图4是本发明提供的确定卫星定位值的流程示意图；

图5是本发明提供的定位装置的结构示意图；

图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了实现厘米级甚至毫米级的定位，目前通常采用两种精密定位方法，一种是差分定位，另一种是精密单点定位(Precise Point Positioning，PPP)。与差分定位相比，PPP因采用非差观测模型，能同时精确估计测站绝对坐标、接收机钟差以及绝对天顶对流层延迟及其水平梯度、倾斜路径电离层延迟等参数，具有显著的优越性，在GNSS精密定位与定轨、精密授时、大气科学、地球动力学等诸多领域具有独特的应用价值。然而在实际定位中，若卫星轨道和钟差精度较低，往往采用降权处理，但是大部分随机模型权比基于经验值，不能满足目前全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)发展的趋势。因此，本发明提出一种基于PPP-Fast随机模型构建，以实现卫星精密定位的方法，图1是本发明提供的定位方法的流程示意图之一，提供了一种定位方法，包括：

在步骤101中，根据每一卫星系统的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵，本发明将根据每一卫星系统的定位精度，确定选择不同的特征参数，所述特征参数包括高度角特征或信噪比特征，是针对不同成本的卫星，采用不同的特征矩阵参与计算，提高定位精度。所述参数互相关性矩阵为各参数之间互相关性矩阵，所述参数时间相关性矩阵为各参数之间时间相关性矩阵，所述方差-协方差矩阵为单系统情况下的定位系统观测值的观测值方差-协方差矩阵。

在步骤102中，根据所有卫星系统的方差-协方差矩阵构建组合矩阵，以根据所述组合矩阵、单位权方差以及协因数阵确定误差补偿值，本发明可以根据所有卫星系统的方差-协方差矩阵构建组合矩阵，也可以根据每一卫星系统的方差-协方差矩阵以及每一卫星系统的权重比确定组合矩阵，由于对观测值的随机模型缺乏足够的了解，平差时一般采用验前估计的方法。对于多模多频PPP-Fast，即观测模型PPP-RTK，根据不同终端用户类型，可以采用依据卫星高度角和信噪比的两种定权方法构造其随机模型，忽略不同GNSS系统观测值之间的相关性，全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、全球卫星导航系统(GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM，GLONASS)、北斗卫星导航系统(BeiDouNavigation Satellite System，BDS)和伽利略卫星导航系统(Galileo atellitenavigation system)组合定位系统的观测值方差-协方差矩阵可由相应各系统的方差-协方差矩阵构造。

具体地，可以参考如下公式：

式(1)中，D_GPS为GPS单系统的观测值的方差-协方差矩阵，D_GLONASSS为GLONASS单系统的观测值的方差-协方差矩阵，D_BDS为BDS单系统的观测值的方差-协方差矩阵，D_GALILEO为Galileo单系统的观测值的方差-协方差矩阵，D_Combined为GPS/GLONASS/BDS/Galileo组合系统观测值的方差-协方差矩阵。

可选地，根据所述组合矩阵、单位权方差以及协因数阵确定误差补偿值，可以参考如下公式：

E(Δ)＝0(2)

式(2)中，Δ为误差补偿值，式(3)中，D_Δ为验前方差，σ₀为单位权方差，Q为协因数阵，式(3)反映了观测模型的精度，并依此作为定权的重要依据，平差前，随机模型需要已知D(Δ)，只有精确已知验前方差才能合理定权，并最终得到最优解。

在步骤103中，根据载波相位观测量、所述误差补偿值以及线性参数确定卫星定位值，所述线性参数是根据接收机的非差非组合观测方程线性变换而确定的。

本发明首先构建多系统多频PPP-Fast终端精密定位满秩函数模型，在本发明中，多模多频GNSS的非差非组合观测模型主要需要利用GNSS接收机输出的两种常用观测量：伪距以及载波相位观测量，非差非组合观测方程直接描述了卫星与接收机之间的观测量与各种误差源间的关系，其相应的观测方程一般形式可表示如下：

式(4)以及式(5)中，SYS、s、r分别表示GNSS导航系统、卫星(Satellite)编号和接收机(Receiver)；i、λ_i分别表示所接收信号的载波频点(如GPS的L1/L2)及相应的载波波长(m)；

为接收机r关于卫星s在i频率上的伪距观测量(m)；

为接收机r关于卫星s在i频率上的以周(cycle)为单位的载波相位观测量，

为相应的以距离(m)为单位的载波相位观测量；

为在信号发射时刻的卫星与接收机二者天线相位中心之间的几何距离量(m)，有：

X^s为卫星的坐标，可通过卫星星历计算得到，X_r为待求的用户三维坐标；c为真空中的光速(c为299792458.0m/s)；δt_r为信号接收时刻的接收机钟差(s)；δt^s为信号发射时刻的卫星钟差(s)；

为接收机r关于卫星s在i频率上的倾斜路径电离层延迟误差量(m)，它对伪距和载波相位的影响二者数值相等，符号相反；

为对流层延迟误差量(m)；

b_r,i分别为卫星和接收机在i频率上的码伪距硬件延迟偏差(m)；硬件延迟偏差是由卫星和接收机端的元器件如射频前端和信号处理器引起的；

分别为卫星和接收机在i频率上的相位硬件延迟偏差(m)，也称为相位偏差；

为i频率上关于卫星s的载波相位整周模糊度(cycle)；

分别为伪距及载波相位的测量噪声以及其他未被模型化的误差项(m)。

此外，GNSS观测值还受到其他误差源的影响，如相对论效应、地球自转效应(Sagnac效应)、天线相位中心的偏移和变化、相位缠绕效应、地球固体潮、地球极移、地球自转参数、大洋负荷等的影响，但这些误差项均可通过现有的模型进行精确改正，这里假定上述误差项已经得到了精确的改正。

可选地，根据式(4)以及式(5)中接收机的非差非组合观测方程，进行线性变换确定线性参数，以根据载波相位观测量、所述误差补偿值以及线性参数确定卫星定位值。本发明根据多系统多频非组合观测值随机建模方法，将PPP-Fast观测方程经线性化可得其一般形式为：

L＝BX+Δ (6)

式(6)中，X＝inv(B’*D_Δ*B)-B’*D_Δ*L，Inv()是逆函数，B’为B的转置，其中，L为已知的载波相位观测量，B为已知的线性参数，Δ为误差补偿值，即可求得X，X为卫星定位值。

可选地，所述根据所有卫星系统的方差-协方差矩阵构建组合矩阵，包括：

可选地，本发明还可以根据每一卫星系统的方差-协方差矩阵以及每一卫星系统的权重比确定组合矩阵，在这样的实施例中，当进行BDS、GPS、GLONASS以及Galileo多系统组合精密定位时，还需要考虑来自不同GNSS观测量之间的测量差异，以及不同GNSS系统的精密卫星轨道和钟差产品精度差异，相应地，需要合理地确定平差系统中不同GNSS之间的系统权比。

同时，由于BDS系统是混合地球静止轨道(GEO)、倾斜地球同步轨道(IGSO)以及中圆地球轨道(MEO)的特殊星座构型，不同类型卫星的观测量误差和精密卫星轨道和钟差产品精度也有所差异，特别是目前GEO卫星的轨道钟差产品精度明显差于其它两类卫星。因此，在随机模型中还需要考虑BDS系统内不同类型卫星之间的定权问题。在现有技术中，通常采用经验的方法来确定不同GNSS卫星之间的权比，如将GLONASS和BDS的权重降为GPS的一半或其他比例值等。而对BDS系统内不同类型卫星来说，通常是对GEO卫星进行降权。

本发明在测量型终端的多GNSS联合精密定位中，对观测量定权问题采用如下方法确定：

首先，对不同高度角卫星的观测量采用σ²＝a²+b²/sin²(el)函数模型进行定权，参数a和b将根据情况取不同值；然后，对于GPS、GLONASS、BDS以及Galileo之间的系统权比，在实时PPP-Fast处理中则采用通过计算实时精密轨道钟差产品的综合影响值，即等效空间信号测距误差SISRE值的方法来确定其权比，可以通过如下方式确定：

式(7)中，RMS表示求均方根运算；Δr_R、Δr_A、Δr_C分别为轨道误差的径向、切向和法向分量；Δcdt为以距离为单位的卫星钟差的误差；w_R表示轨道径向误差分量对SISRE沿视线方向的加权影响因子；w_A,C表示轨道切向和法向误差分量对SISRE沿视线方向的加权影响因子，其值大小由轨道高度与高度截止角决定。

对于GPS、GLONASS、Galileo和BDS四系统卫星来说，由于各系统卫星轨道高度不尽相同，并且BDS系统是由MEO、IGSO和GEO组成的多星混合星座，因此，在计算各导航系统卫星的SISRE值时，各轨道方向上相应的加权影响因子存在一定的区别。最后，对于BDS系统内不同类型卫星，本发明将结合数据处理中北斗混合星座结构的随机模型构建策略，进行同步改进和完善，确保它们之间的一致性。

本发明中所采用的随机模型能够有效描述和决定卫星导航原始观测数据、各类先验信息等对PPP-Fast参数估计的贡献，可以有效地调整各类信息的权重，实现参数的最优估计，确保模型具有较强的抗差特性。相对于现有卫星导航数据处理，单系统PPP-Fast在IGSO/GEO/MEO混合星座结构以及卫星PPP改正信息约束两个方面需重点考虑。相对于MEO卫星，GEO和IGSO卫星轨道和钟差精度相对较低，且具有明显的多路径效应，实际定位时通常将其权重降低。然而，在北斗系统的PPP服务中，由于引入了北斗星间链路观测，GEO和IGSO卫星的轨道精度将得到显著提升(约10厘米)，仅略低于MEO卫星，传统定权策略难以充分发挥GEO和IGSO卫星的作用。因此，必须进一步评估GEO和IGSO卫星观测量的残差及各类误差修正的精度，进而构造精确描述北斗混合星座结构的随机模型，确保达到最优的定位精度。

另一方面，北斗系统PPP服务提供的轨道、钟差和码偏差等改正信息，在PPP-Fast解算过程中将会起到传递北斗系统高精度时间和空间基准的作用；将其引入到PPP-Fast云端数据处理的统一模型中，可以确保PPP-Fast时空基准与北斗系统PPP服务的一致性；然而，不同导航卫星的改正信息精度通常会存在差异，尽管北斗系统PPP服务播发了的无线接入网(UTRAN Registration Area，URA)信息可在一定程度上反映该差异，但仍不能够满足高精度随机模型构造对其差异的定量化描述的要求。因此，通过实测数据建立对北斗系统PPP服务改正参数精度的实时评估方案，从所有改正信息中甄选出部分精度相对较高，且具有较好稳定性的卫星，构造出合适的随机模型，描述改正参数的误差，进而确保施加约束的合理性，实现北斗系统PPP-Fast与北斗时空基准的完全统一。

根据本发明中PPP-Fast服务系统实现原理，基于S基理论确定终端用户多频多模非差非组合PPP-Fast函数模型，并针对高精度测量以及大众导航两类典型用户的数据特性，分别建立基于卫星高度角加权和卫星信噪比加权，并顾及不同系统与星座结构差异和改正信息精度的随机模型，依据终端PPP-Fast的定位待估参数表达形式和考虑其时空变化特征赋予参数动态模型，主要包括：将接收机钟差和动态用户坐标参数描述为白噪声，对流层湿延迟描述为分段常数，电离层延迟描述为随机游走过程，模糊度和静态用户坐标可描述为时不变参数；充分发挥多普勒测速信息，采用常速度、常加速度和加速度均值漂移模型等动态模型以及自适应调节动态过程噪声，通过对前后历元的运动状态施加的合适的运动学模型约束，建立面向不同场景不同终端运动速度的自适应动态模型，并通过卡尔曼滤波将相邻时刻的位置状态联系起来，从而使滤波后的动态定位结果更加平滑和准确。

图2是本发明提供的确定方差-协方差矩阵的流程示意图，所述根据每一卫星系统的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵，包括：

在步骤1011中，零基线和短基线需要两个相同类型的接收机，同时，在零基线情况下，两个接收机跟踪的信号经过同一个天线和低噪声放大器会产生相关性，从而影响非差观测值的随机建模。

在步骤1012中，在短基线与零基线情况下，将双差观测值的方差-协方差阵确定为每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵，在短基线与零基线情况下，采用两个同类型、同长度的天线，从而消除外部误差的影响。

可选地，所述将非差观测值的方差-协方差阵确定为每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵，包括：

根据所述混合矩阵与设计矩阵的克罗内克积确定点乘矩阵；

所述每一卫星系统的非差观测值的方差-协方差阵可以参考如下公式：

式(8)中，

表示非差观测值的方差-协方差阵，I_k表示设计矩阵，

表示克罗内克积，

表示卫星系统的特征矩阵，

表示参数互相关性矩阵，

表示参数时间相关性矩阵。

其中，

表示卫星系统的特征矩阵，具体形式为：

式(9)中，blkdiag表示分块对角阵符号，

表示在频率f上所有卫星伪距观测值的方差，

表示在频率f上所有卫星载波相位观测值的方差。

可选地，

表示各参数之间互相关性矩阵，具体形式为：

式(10)中，矩阵中的非对角元素是不同类型可观测数据之间的协方差，为了公式简洁，省略了下三角元素，式(10)与其他方差矩阵一样，均为关于对角线对称的。

可选地，

表示各参数之间时间相关性矩阵，具体形式为：

式(11)中，

σ_pf,(τ)和σ_φf,(τ)分别表示伪距和载波相位观测值在τ处不同历元间的协方差。

同时，为了获取最小方差估计量，采用简单灵活的最小二乘方差分量估计(Least-squares variance compent estimation,LS-VCE)方法，在LS-VCE中使用正态分布的方差矩阵，意味着考虑了GNSS观测量的正态分布特性。在给出LS-VCE公式之前，首先需要考虑随机模型的一般形式，即线性高斯-马尔可夫模型，具体如下：

式(12)中，E{·},D{·}是期望和方差因子，y是观测向量，x是相应设计矩阵A的待估参数，Q₀是方差矩阵的已知部分，σ_i是未知方差分量，Q_i是相应的代数余子式矩阵。

因此直接给出等式：

式(13)中，N是p×p矩阵，l是p×1向量。

其中，

是一个正交投影，

是残差向量，于是可以估计方差分量

从而实现对式(9)、式(10)以及式(11)中的σ进行校正补偿，提高计算精度。

可选地，所述将双差观测值的方差-协方差阵确定为每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵，包括：

式(16)中，

表示双差观测值的方差-协方差阵，

为非差观测值的方差-协方差阵，H表示双差转换矩阵，其具体表示：

式(17)中中，系数2表示两个接收机之间作差，形成单差观测值，其方差-协方差阵是非差观测值的两倍。

可选地，在式(8)和式(16)中，由于所设置的采样间隔为10s，在此期间卫星高度角几乎不变，所以每颗卫星在很短的时间跨度内方差不变。

图3是本发明提供的定位方法的流程示意图之二，在根据每一卫星系统的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵之前，还包括：

在步骤201中，根据本发明的终端板卡和原理样机可能的应用场景，本发明设计了针对高精度测量型接收机和大众低成本终端两类随机模型，在高精度测量型终端随机模型构建中，对于测量型接收终端而言，应用最为广泛的是基于卫星高度角的随机模型。一般来说，随着卫星高度角的降低，导航信号的观测误差变大。因此，在GNSS定位时普遍根据观测历元内各卫星的高度角计算相应观测值的方差，进而构造相应的方差-协方差矩阵。基于卫星高度角的观测量随机模型是将观测值的观测噪声σ表达成以卫星高度角el为变量的函数，对于原始非差观测值方差的一般函数模型为：

式(18)中，r、s表示观测站与所观测的卫星，在实际应用中f(el)具有不同的形式，其中，正弦或余弦函数形式应用广泛，被常用地测量数据处理软件所采用。

在步骤202中，主要针对于大众低成本终端随机模型的构建，在任一卫星系统的定位精度小于或等于预设精度的情况下，GNSS卫星的高度角越低，其信号受到的遮挡、反射与多路径效应就越明显，衰弱就越为严重，其相应的C/N0值也就越低，对于大众低成本导航终端而言，其内置GNSS模块的观测量的测量误差与卫星高度角之间的相关性并不明显，甚至即使在高卫星高度角的情况下仍然较大程度上会产生较大的测量误差。

因此，传统GNSS高精度定位中广泛采用的高度角相关定权模型并不能很好地描述智能终端不同卫星观测量之间的测量精度差异，采用所述定权方法对智能终端GNSS数据的实施效果不佳。本发明区别于现有技术，采用信噪比特征矩阵作为卫星系统的特征矩阵。

可选地，从分析结果中知道，智能终端的伪距测量误差与C/N0之间的相关性十分明显，这与理论分析也相一致。因此，本发明对于大众导航终端的定位而言，摒弃传统高度角定权策略，采用基于信噪比的定权策略构建智能终端PPP-Fast定位的随机模型。对某一颗卫星而言，基于信噪比的伪距和载波相位观测量的方差计算公式为：

式(19)中，CN₀为某一颗卫星的载噪比；max(·)为求最大值函数；下标obs表示伪距或者载波相位观测量；

为该颗卫星的伪距或载波相位观测量的方差；σ_0,obs为伪距和载波相位观测量的基本测量噪声，CNMAX为对应基本测量噪声的载噪比值，二者可根据不同设备的数据特性进行最优设置。可选地，当CN₀低于预设门限值Cutoff_CN₀时，取20dB Hz，该颗卫星的观测值不参与定位解算。

图4是本发明提供的确定卫星定位值的流程示意图，所述根据载波相位观测量、所述误差补偿值以及线性参数确定卫星定位值，包括：

在步骤1031以及步骤1032中，根据载波相位观测量以及所述误差补偿值的差值确定目标观测量，参考式(6)：L＝BX+Δ，可知：

式(20)中，X＝inv(B’*D_Δ*B)-B’*D_Δ*L，Inv()是逆函数，B’为B的转置，其中，L为已知的载波相位观测量，B为已知的线性参数，Δ为误差补偿值，即可求得X，X为卫星定位值。

本发明针对北斗系统GNSS的多频多模特点，基于单站多系统多频观测数据，建立无几何模型，利用最小二乘方差分量估计策略确定非组合观测值的系列随机特性；针对多路径效应，除实施数据预处理外，本发明拟采取的处理策略还包括参数化其趋势项、模型化其随机项等，以充分避免其进入观测残差，进而影响方差分量估计结果。

值得注意的是：首先，采用单站而非零基线或短基线分析数据质量的原因是，后者通常基于站间单差或站星双差观测类型，因此仅适用于相对定位数据处理；其次，无几何模型不是指形成传统意义上的无几何组合观测方程，而是将卫地距、对流层、站星钟等所有与频率无关的未知数合并，形成一类新参数加以估计；再次，最小二乘方差分量估计方法简单灵活，允许用户灵活构造多类方差因子。为建立更为符合实际的随机模型，本发明不仅考虑观测值的方差，互相关和时间相关也同样设为未知方差因子进行估计。在上述单站随机建模方法的基础上，本发明拟采集多天多站的多频多模，涵盖各类导航卫星(如北斗GEO/IGSO/MEO)、各种观测频率(包括BDS-3最新频点B1C/B2a/B2b等)、不同接收机类型(如Trimble/Leica/Javad/Septentrio等)、不同天线类型(测地级/测量级/大众级)等，并分析其精度、互相关性以及时间相关性，最终建立各类观测场景下适用于PPP-fast非组合数据处理的随机模型。

本领域技术人员理解，非差非组合函数模型易于扩展到多频多系统，灵活性高，鲁棒性强，同时基于PPP-fast的随机模型，利用单站多频多系统观测数据，建立无几何模型，使用最小二乘方差分量估计策略确定非组合观测值的随机特性。单站的优势在于只使用一台接收机，保持其随机特性。若形成零基线或短基线，需要使用两台接收机；零基线结果易受天线、电缆和低噪声放大器影响，使其共有部分产生相关；短基线存在多路径效应，容易出现误差，同时，若两台接收机换取其中一台，形成的基线随机特性可能不一样。

本发明采用无几何模型优势在于：将卫地距、对流层、站星钟等所有与频率无关的未知数合并，形成一类新参数加以估计，节省计算效率。最小二乘方差分量估计方法优势在于简单灵活，允许用户灵活构造多类方差因子。同时，单站无几何随机模型构建方法能灵活根据终端板卡和原理样机未来可能的应用场景，设计不同随机模型，易于扩展使用。

图5是本发明提供的定位装置的结构示意图，本发明提供了一种定位装置，包括第一确定单元1：用于根据每一卫星系统的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵，所述第一确定单元1的工作原理可以参考前述步骤101，在此不予赘述。

所述定位装置还包括构建单元2：用于根据所有卫星系统的方差-协方差矩阵构建组合矩阵，以根据所述组合矩阵、单位权方差以及协因数阵确定误差补偿值，所述构建单元2的工作原理可以参考前述步骤102，在此不予赘述。

所述定位装置还包括第二确定单元3：用于根据载波相位观测量、所述误差补偿值以及线性参数确定卫星定位值，所述第二确定单元3的工作原理可以参考前述步骤103，在此不予赘述。

图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行定位方法，该方法包括：根据每一卫星系统的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵；根据所有卫星系统的方差-协方差矩阵构建组合矩阵，以根据所述组合矩阵、单位权方差以及协因数阵确定误差补偿值；根据载波相位观测量、所述误差补偿值以及线性参数确定卫星定位值；所述每一卫星系统的特征矩阵是根据每一卫星系统的定位精度，选择不同特征参数而确定的，所述特征参数包括高度角特征或信噪比特征；所述线性参数是根据接收机的非差非组合观测方程线性变换而确定的。

此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的一种定位方法，该方法包括：根据每一卫星系统的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵；根据所有卫星系统的方差-协方差矩阵构建组合矩阵，以根据所述组合矩阵、单位权方差以及协因数阵确定误差补偿值；根据载波相位观测量、所述误差补偿值以及线性参数确定卫星定位值；所述每一卫星系统的特征矩阵是根据每一卫星系统的定位精度，选择不同特征参数而确定的，所述特征参数包括高度角特征或信噪比特征；所述线性参数是根据接收机的非差非组合观测方程线性变换而确定的。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的定位方法，该方法包括：根据每一卫星系统的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵；根据所有卫星系统的方差-协方差矩阵构建组合矩阵，以根据所述组合矩阵、单位权方差以及协因数阵确定误差补偿值；根据载波相位观测量、所述误差补偿值以及线性参数确定卫星定位值；所述每一卫星系统的特征矩阵是根据每一卫星系统的定位精度，选择不同特征参数而确定的，所述特征参数包括高度角特征或信噪比特征；所述线性参数是根据接收机的非差非组合观测方程线性变换而确定的。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种定位方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述根据每一卫星系统的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵，包括：

3.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述将非差观测值的方差-协方差阵确定为每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵，包括：

根据所述混合矩阵与设计矩阵的克罗内克积确定点乘矩阵；

4.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述将双差观测值的方差-协方差阵确定为每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵，包括：

5.根据权利要求1-4中任一项所述的定位方法，其特征在于，在根据每一卫星系统的特征矩阵、参数互相关性矩阵以及参数时间相关性矩阵确定每一卫星系统对应的方差-协方差矩阵之前，还包括：

6.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述根据所有卫星系统的方差-协方差矩阵构建组合矩阵，包括：

7.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述根据载波相位观测量、所述误差补偿值以及线性参数确定卫星定位值，包括：

8.一种定位装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述定位方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述定位方法。