CN116009041B - 一种基于卡方检验的鲁棒自适应gnss高精度定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及信号的测量、传输、定位技术领域,尤其涉及一种基于卡方检验的鲁棒自适应GNSS高精度定位方法。首先,在已知GNSS接收机k‑1时刻状态向量的前提下,经卡尔曼滤波时间更新后得到k时刻的先验状态估计量和对应的协方差矩阵;其次,GNSS接收机根据k时刻m颗可用GNSS卫星的测量向量y并经过定位解算得到GNSS定位信息;再与先验状态估计量计算得到卡方检验量;最后,根据卡方检验量计算鲁棒自适应因子,计算出k时刻的后验状态向量和对应的协方差矩阵,同时得到GNSS可靠高精度定位信息。所述方法可用于在城市地区运动模式下的精确单点定位,实现鲁棒自适应卡尔曼滤波和异常测量值的降权,有效提高GNSS PPP定位精度并降低定位收敛时间。
Description
技术领域
本发明涉及信号的测量、传输、定位技术领域,尤其涉及一种基于卡方检验的鲁棒自适应GNSS高精度定位方法。
背景技术
全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)精确单点定位(Precise Point Positioning,PPP)是一种基于GNSS卫星信号载波的高精度定位方法,具有覆盖范围广、长期精度高、成本低且不受基线长度约束的优势。GNSS PPP一般通过伪距和载波相位测量以及来自卫星的精确卫星时钟和轨道产品实现单点高精度定位。只需要一个接收器就可以提供静态毫米级和动态分米级定位。尽管PPP技术具有精度高、结构简单等优点,但由于受到多种因素,特别是异常测量值和模型精度影响,获得可靠和准确的定位结果仍然是一个难题。
目前,解决以上问题的方法主要是基于期望状态、方差分量比和预测残差的自适应因子生成方法,第一种方法一般利用状态模型的预测状态与估计状态之间的差值确定自适应因子,需要更多的数据点比状态特征的数量,才能得到一个准确的状态估计。第二种方法是基于Helmert的方差分量技术,通过投影状态方差与观测状态方差之比形成自适应因子,这类通过观测计算出预期状态的方法,也需要进行冗余观测,计算成本较高。第三种方法使用投影残差生成自适应因子,这样可以节省时间和精力,消除了收集重复数据点的需要,但是定位精度仍然可能受到观测噪声、建模精度和小周跳的影响,观测值的方差由随机模型决定,不精确的随机模型会降低卡尔曼滤波器的性能,甚至会导致滤波器发散。
发明内容
为克服传统的鲁棒卡尔曼滤波(RKF)所需观测值的方差由随机模型确定,不正确的随机模型会降低卡尔曼滤波器的性能的技术缺陷,本发明提供了一种基于卡方检验的鲁棒自适应GNSS高精度定位方法。
本发明提供了一种基于卡方检验的鲁棒自适应GNSS高精度定位方法,包括如下步骤:
GNSS接收机双频伪距和载波相位测量值组合形成组合测量值:
其中,是伪距P1和P2组合形成的电离层无关组合伪距测量值,/>是载波相位和/>组合形成的电离层无关组合载波测量值,/>和/>是GNSS播发的两个不同频率的频点,/>、/>分别是/>和/>对应的具体值,/>是卫星和接收机之间的几何距离,/>是光在真空中的传播速度,/>是接收机时钟误差,/>是对流层延迟,/>是电离层无关组合的整周模糊度,/>是卫星振荡器的初始相位,/>和/>分别是卫星和接收机误差,/>是多径效应,/>是测量中的综合噪声;
再将待估计的接收机位置、速度、接收机钟差、对流层延迟误差和整周模糊度组成状态向量:
卡尔曼滤波的动态方程和测量方程为:
将公式(4)中的状态向量代入公式(5)经过时间更新得到先验估计量和对应的协方差矩阵分别为:
本发明提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点:该方法可用于在城市地区运动模式下的GNSS精确单点定位(PPP),实现鲁棒自适应卡尔曼滤波和异常观测值的降权,有效提高GNSS PPP定位精度并缩短定位收敛时间。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,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为本发明所述一种基于卡方检验的鲁棒自适应GNSS高精度定位方法的流程图
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施;显然,说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
在一个实施例中,如图1所示,公开了一种基于卡方检验的鲁棒自适应GNSS高精度定位方法,包括如下步骤:
GNSS接收机双频伪距和载波相位测量值组合形成组合测量值:
其中,是伪距P1和P2组合形成的电离层无关组合伪距测量值,/>是载波相位和/>组合形成的电离层无关组合载波测量值,/>和/>是GNSS播发的两个不同频率的频点,/>、/>分别是/>和/>对应的具体值,/>是卫星和接收机之间的几何距离,/>是光在真空中的传播速度,/>是接收机时钟误差,/>是对流层延迟,/>是电离层无关组合的整周模糊度,/>是卫星振荡器的初始相位,/>和/>分别是卫星和接收机误差,/>是多径效应,/>是测量中的综合噪声;
再将待估计的接收机位置、速度、接收机钟差、对流层延迟误差和整周模糊度组成状态向量:
卡尔曼滤波的动态方程和测量方程为:
将公式(4)中的状态向量代入公式(5)经过时间更新得到先验估计量和对应的协方差矩阵分别为:
以上所述仅是本发明的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本发明。尽管参照前述各实施例进行了详细的说明,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,或者对其中部分或者全部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各实施例技术方案的范围,其均应涵盖权利要求书的保护范围中。
Claims (2)
1.一种基于卡方检验的鲁棒自适应GNSS高精度定位方法,其特征在于,包括如下步骤:
GNSS接收机双频伪距和载波相位测量值组合形成组合测量值:
其中,PIF是伪距P1和P2组合形成的电离层无关组合伪距测量值,φIF是载波相位φ1和φ2组合形成的电离层无关组合载波测量值,L1和L2是GNSS播发的两个不同频率的频点,f1、f2分别是L1和L2对应的具体值,ρ是卫星和接收机之间的几何距离,c是光在真空中的传播速度,dt是接收机时钟误差,dtrop是对流层延迟,NIF是电离层无关组合的整周模糊度,BIF是卫星振荡器的初始相位,和dr(hd(...))分别是卫星和接收机误差,dmult(...)是多径效应,ε是测量中的综合噪声;
将公式(1)和公式(2)中m颗卫星电离层无关组合伪距测量值和电离层无关组合载波测量值联合构建为测量向量y:
其中,m表示GNSS接收到的可用卫星数目;
再将待估计的接收机位置、速度、接收机钟差、对流层延迟误差和整周模糊度组成状态向量:
x=(rr,vr,cdtr,Zr,Nr)T (4)
其中,rr=(x,y,z)和vr=(vx,vy,v:)是接收器的位置和速度,cdtr是接收机钟差,Zr是天顶对流层总延时误差,Nr为整数模糊度;
卡尔曼滤波的动态方程和测量方程为:
xk=f(xk-1)+wk (5)
yk=h(xk)+vk (6)
其中,xk和yk分别表示k时刻的状态向量和测量向量,f(xk-1)和h(xk)分别为动态模型和测量模型;wk和vk分别为过程噪声和测量噪声;
将公式(4)中的状态向量代入公式(5)经过时间更新得到先验估计量和对应的协方差矩阵分别为:
步骤四、再根据公式(9)中的卡方检验量χi确定鲁棒自适应因子α:
其中,α表示鲁棒自适应因子,χ0和χ1是在自由度v=nj-1中预设的卡方检验临界值,nj是第j个GNSS测量值种类的个数;
2.根据权利要求1所述的一种基于卡方检验的鲁棒自适应GNSS高精度定位方法,其特征在于:公式(1)和公式(2)中f1=1575.42MHz和f1=1227.60MHz。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105487088A (zh) * | 2015-09-12 | 2016-04-13 | 北京大学 | 一种卫星导航系统中基于卡尔曼滤波的raim算法 |
CN110531392A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-12-03 | 南京航空航天大学 | 一种基于ppp算法的高精度定位方法和系统 |
CN114839651A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-08-02 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 基于新息速率优化和抗差估计的gnss/ins紧组合欺骗检测方法 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6535833B1 (en) * | 1999-11-22 | 2003-03-18 | Nokia Mobile Phones Ltd. | Method and apparatus for filtering measurements used in a generalized positioning system |
US8059028B2 (en) * | 2008-08-14 | 2011-11-15 | Trueposition, Inc. | Hybrid GNSS and TDOA wireless location system |
CN104714244B (zh) * | 2015-03-31 | 2017-11-17 | 东南大学 | 一种基于抗差自适应Kalman滤波的多系统动态PPP解算方法 |
CN111123315A (zh) * | 2018-11-01 | 2020-05-08 | 千寻位置网络有限公司 | 非差非组合ppp模型的优化方法及装置、定位系统 |
CN110109162B (zh) * | 2019-03-26 | 2021-06-11 | 西安开阳微电子有限公司 | 一种gnss接收机自适应的卡尔曼滤波定位解算方法 |
CN110161543B (zh) * | 2019-04-29 | 2022-11-04 | 东南大学 | 一种基于卡方检验的部分粗差抗差自适应滤波方法 |
CN110954132B (zh) * | 2019-10-31 | 2023-06-09 | 太原理工大学 | Grnn辅助自适应卡尔曼滤波进行导航故障识别的方法 |
CN111045048B (zh) * | 2019-12-30 | 2022-03-11 | 北京航空航天大学 | 一种动态精密单点定位的抗差自适应分步滤波方法 |
CN111323793B (zh) * | 2020-03-30 | 2021-02-05 | 中国矿业大学 | 一种gnss伪距单点定位状态域完好性监测方法 |
CN114839657A (zh) * | 2021-01-30 | 2022-08-02 | 华为技术有限公司 | 一种基于gnss原始观测数据的定位方法和定位装置 |
CN113534210B (zh) * | 2021-06-07 | 2022-05-31 | 湖南北斗微芯产业发展有限公司 | 一种基于混合卡尔曼滤波的模糊度固定方法 |
CN114325786B (zh) * | 2021-12-22 | 2023-04-07 | 广州南方卫星导航仪器有限公司 | 一种bds3-ppp定位方法及系统 |
CN115616623A (zh) * | 2022-09-20 | 2023-01-17 | 北京遥感设备研究所 | 一种基于当前模型卡尔曼滤波的卫星导航授时方法和装置 |
CN115728793A (zh) * | 2022-10-26 | 2023-03-03 | 同济大学 | 一种基于dia理论的精密单点定位粗差探测与处理方法 |
CN115830457A (zh) * | 2023-01-30 | 2023-03-21 | 太原理工大学 | 基于激光雷达检测的复杂林分生物量估测系统及方法 |
-
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105487088A (zh) * | 2015-09-12 | 2016-04-13 | 北京大学 | 一种卫星导航系统中基于卡尔曼滤波的raim算法 |
CN110531392A (zh) * | 2019-04-03 | 2019-12-03 | 南京航空航天大学 | 一种基于ppp算法的高精度定位方法和系统 |
CN114839651A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-08-02 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 基于新息速率优化和抗差估计的gnss/ins紧组合欺骗检测方法 |
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