CN116699663A - 一种用于gnss观测融合定位的系统间偏差参数确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法，包括：定义一组导航系统标识参数并初始化；循环遍历当前时刻的每条有效的观测数据，对导航系统标识参数进行赋值；统计出当前使用的导航系统个数，并完成单点定位方程的参数矩阵设计；计算待估计求解的系统间偏差参数的个数，确定单点定位方程参数矩阵的维数。本发明利用一组导航系统标识参数记录同一时刻所使用到的导航系统，从而在每一次进行单点定位求解之前，自动统计出当前使用的导航系统个数，完成单点定位方程的参数矩阵设计，给出本次需要估计求解的系统间偏差个数，对系统间偏差个数进行快速、精准的判断，适用于多导航系统观测数据融合单点定位的系统间偏差参数计算问题。
Description
技术领域
本公开实施例涉及卫星定位技术领域，尤其涉及一种用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法。
背景技术
目前能够提供全球导航服务的全球卫星导航系统（GNSS，Global NavigationSatellite System）主要有美国的全球定位系统（GPS，Global Positioning System）、俄罗斯的全球卫星导航系统（GLONASS，Global Navigation Satellite System）、欧盟的伽利略卫星导航系统（Galileo）以及我国的北斗全球导航系统（BDS，Beidou NavigationSatellite System）。系统间偏差是指在这四种导航系统之间存在的一些细微的偏差，主要体现在不同的导航系统在建立和实现各自的时间系统时存在一定的差异。在同时使用多个导航系统的观测数据共同对目标进行单点定位时，需要考虑和估计导航系统之间的系统间偏差。
当前四个全球导航系统中，任意一个导航系统在除一些特殊情况下，均能够独立的对目标实现单点定位，从而可以规避系统间偏差的问题。但是，在一些特殊的空间场景中，如地球南北两极、城市峡谷、地球高轨卫星轨道、地月空间等空间场景，单一导航系统的性能将显著降低，难以对目标进行单点定位，或定位精度不理想，需要采用多种导航系统的观测数据进行融合单点定位，以完成单点定位或提升定位精度。
相关技术中，缺乏对系统间偏差个数进行快速、精准判断的技术。
因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
发明内容
本公开实施例的目的在于提供一种用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
本公开实施例首先提供一种用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法，包括：
定义一组导航系统标识参数并初始化；
循环遍历当前时刻的每一条有效的观测数据，对所述导航系统标识参数进行赋值；
统计出当前使用的导航系统个数，并完成单点定位方程的参数矩阵设计；
计算待估计求解的系统间偏差参数的个数，从而确定单点定位方程参数矩阵的维数。
本公开的一实施例中，所述定义一组导航系统标识参数并初始化的步骤包括：
用系统标识记录当前时刻使用的导航系统，并初始化赋值为0；
用系统个数来记录导航系统的顺序，并初始化赋值为0。
本公开的一实施例中，所述统计出当前使用的导航系统个数，并完成单点定位方程的参数矩阵设计的步骤包括：
对所述导航系统标识参数进行求和，即为当前时刻所使用到的导航系统个数；
设计当前导航卫星对应的单点定位方程参数。
本公开的一实施例中，在计算待估计求解的系统间偏差参数的个数，从而确定单点定位方程参数矩阵的维数的步骤中：
当定义的导航系统标识参数等于0并且所述导航系统个数大于1时，所述待估计求解的系统间偏差参数的个数等于所述导航系统个数，所述单点定位方程参数矩阵的维数等于所述导航系统个数加4。
本公开的一实施例中，当所述单点定位方程的参数矩阵的维度为k时，当前导航卫星对应的单点定位方程的参数如下：
k=4+0时，对应的参数为；
k=4+1时，对应的参数为；
k=4+2时，对应的参数为；
k=4+3时，对应的参数为；
其中，，/>，/>分别是当前导航卫星对目标在/>，/>，/>三个方向的偏导数。
本公开的一实施例中，所述单点定位方程包括：
（1）
（2）
（3）
（4）
其中：
式（1）表示仅使用一个导航系统颗卫星的观测数据完成单点定位，/>，/>，分别是当前导航卫星对目标在/>，/>，/>三个方向的偏导数，下角标1,2,…, />用以区分使用哪一颗导航卫星的观测数据，/>，/>，/>表示待求解目标的空间位置，表示待求解目标的接收机钟差，/>表示观测数据与理论值求差之后的列矩阵，式（1）中/>矩阵的维数为/>；
式（2）表示使用两个导航系统完成单点定位，第一个导航系统作为基准，有颗卫星的观测数据，第二个导航系统有/>颗卫星的观测数据，/>表示第二个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，式（2）中/>矩阵的维数为/>；
式（3）表示使用三个导航系统完成单点定位，第一个导航系统作为基准，有颗卫星的观测数据，第二个导航系统有/>颗卫星的观测数据，第三个导航系统有/>颗卫星的观测数据，/>表示第二个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，/>表示第三个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，式（3）中/>矩阵的维数为/>；
式（4）表示使用四个导航系统完成单点定位，第一个导航系统作为基准，有颗卫星的观测数据，第二个导航系统有/>颗卫星的观测数据，第三个导航系统有/>颗卫星的观测数据，第四个导航系统有/>颗卫星的观测数据，/>表示第二个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，/>表示第三个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，/>表示第四个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，式（4）中/>矩阵的维数为/>。
本公开实施例还提供一种电子设备，包括：
处理器；以及
存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述实施例中任一项所述用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法的步骤。
本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中任一项所述用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法的步骤。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本公开实施例中的一种用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法，利用一组导航系统标识参数记录同一时刻所使用到的导航系统，从而可以在每一次进行单点定位求解之前，自动地统计出当前使用的导航系统个数，并完成单点定位方程的参数矩阵设计，给出本次需要估计求解的系统间偏差个数，对系统间偏差个数进行快速、精准的判断，适用于多导航系统观测数据融合单点定位的系统间偏差参数计算问题。
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，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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示出本公开示例性实施例中用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法的流程示意图；
图2示出本公开示例性实施例中循环遍历当前时刻的每一条有效的观测数据，对导航系统标识参数进行赋值的程序框图示意图；
图3示出本公开示例性实施例中一种电子设备的结构示意图；
图4示出本公开示例性实施例中用于实现用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法的程序产品的结构示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
本示例实施方式中首先提供一种用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法，请参考图1，可以包括：步骤S101-步骤S104。具体如下：
步骤S101，定义一组导航系统标识参数并初始化。具体包括：用系统标识记录当前时刻使用的导航系统，并初始化赋值为0；用系统个数来记录导航系统的顺序，并初始化赋值为0。
步骤S102，循环遍历当前时刻的每一条有效的观测数据，对所述导航系统标识参数进行赋值。
步骤S103，统计出当前使用的导航系统个数，并完成单点定位方程的参数矩阵设计。具体包括：对所述导航系统标识参数进行求和，即为当前时刻所使用到的导航系统个数；设计当前导航卫星对应的单点定位方程参数。
步骤S104，计算待估计求解的系统间偏差参数的个数，从而确定单点定位方程参数矩阵的维数。
本实施例中，利用一组导航系统标识参数记录同一时刻所使用到的导航系统，从而可以在每一次进行单点定位求解之前，自动地统计出当前使用的导航系统个数，并完成单点定位方程的参数矩阵设计，给出本次需要估计求解的系统间偏差个数，对系统间偏差个数进行快速、精准的判断，适用于多导航系统观测数据融合单点定位的系统间偏差参数计算问题。
请参考图2，下面以具体的实施例来对本申请的方法进行说明。
1、定义一组导航系统标识参数：用系统标识usesysflg[4]来记录当前时刻使用的导航系统，并初始化赋值为0；用系统个数sysnum[3]来记录导航系统的顺序，并将其初始化为0。
2、对每一条当前时刻的有效观测数据，进行如图2所示的流程完成判断。
3、对usesysflg参数进行求和，即为当前时刻所使用到的导航系统个数N_usesys，即N_usesys= usesysflg[0]+ usesysflg[1] + usesysflg[2] + usesysflg[3]。然后，根据步骤2中得到的k值，设计当前导航卫星对应的单点定位方程参数。
根据计算得到的k值设计当前导航卫星对应的单点定位方程参数。具体对应关系如下：
k=4+0时，对应的参数为；
k=4+1时，对应的参数为；
k=4+2时，对应的参数为；
k=4+3时，对应的参数为；
其中，，/>，/>分别是当前导航卫星对目标在/>，/>，/>三个方向的偏导数。
4、当ususysflg[1]等于0并且N_usesys大于1时，待估计求解的系统间偏差参数为N_usesys个，单点定位方程的参数矩阵维数为N_usesys+4；其他情况下，待估计求解的系统间偏差参数为N_usesys-1个，单点定位方程的参数矩阵维数为N_usesys+3。
由此可以得出，利用GPS、GLONASS、Galileo以及BDS四个导航系统的观测数据融合进行单点定位时，有以下四种不同维数的单点定位方程：
（1）
（2）
（3）
（4）
其中：
式（1）表示仅使用一个导航系统颗卫星的观测数据完成单点定位，/>，/>，分别是当前导航卫星对目标在/>，/>，/>三个方向的偏导数，下角标1,2,…, />用以区分使用哪一颗导航卫星的观测数据，/>，/>，/>表示待求解目标的空间位置，表示待求解目标的接收机钟差，/>表示观测数据与理论值求差之后的列矩阵，式（1）中/>矩阵的维数为/>；
式（2）表示使用两个导航系统完成单点定位，第一个导航系统作为基准，有颗卫星的观测数据，第二个导航系统有/>颗卫星的观测数据，/>表示第二个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，式（2）中/>矩阵的维数为/>；
式（3）表示使用三个导航系统完成单点定位，第一个导航系统作为基准，有颗卫星的观测数据，第二个导航系统有/>颗卫星的观测数据，第三个导航系统有/>颗卫星的观测数据。/>表示第二个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，/>表示第三个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，式（3）中/>矩阵的维数为/>；
式（4）表示使用四个导航系统完成单点定位，第一个导航系统作为基准，有颗卫星的观测数据，第二个导航系统有/>颗卫星的观测数据，第三个导航系统有/>颗卫星的观测数据，第四个导航系统有/>颗卫星的观测数据。/>表示第二个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，/>表示第三个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，/>表示第四个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，式（4）中/>矩阵的维数为/>。
参见图3，本发明实施例还提供了一种电子设备300，电子设备300包括至少一个存储器310、至少一个处理器320以及连接不同平台系统的总线330。
存储器310可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(RAM)211和/或高速缓存存储器312，还可以进一步包括只读存储器(ROM)313。
其中，存储器310还存储有计算机程序，计算机程序可以被处理器320执行，使得处理器320执行本发明任一项实施例中用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法的步骤，其具体实现方式与上述用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法的实施例中记载的实施方式、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。
存储器310还可以包括具有至少一个程序模块315的实用工具314，这样的程序模块315包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
相应的，处理器320可以执行上述计算机程序，以及可以执行实用工具314。
总线330可以表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、图形加速端口、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备300也可以与一个或多个外部设备340例如键盘、指向设备、蓝牙设备等通信，还可与一个或者多个能够与该电子设备300交互的设备通信，和/或与使得该电子设备300能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等)通信。这种通信可以通过输入输出接口350进行。并且，电子设备300还可以通过网络适配器360与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器360可以通过总线330与电子设备300的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备300使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质用于存储计算机程序，所述计算机程序被执行时实现本发明实施例中用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法的步骤，其具体实现方式与上述用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法的实施例中记载的实施方式、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。
图4示出了本实施例提供的用于实现上述用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法的程序产品400，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品400不限于此，在本发明中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。程序产品400可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言诸如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (8)
1.一种用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法，其特征在于，包括：
定义一组导航系统标识参数并初始化；
循环遍历当前时刻的每一条有效的观测数据，对所述导航系统标识参数进行赋值；
统计出当前使用的导航系统个数，并完成单点定位方程的参数矩阵设计；
计算待估计求解的系统间偏差参数的个数，从而确定单点定位方程参数矩阵的维数。
2.根据权利要求1所述用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法，其特征在于，所述定义一组导航系统标识参数并初始化的步骤包括：
用系统标识记录当前时刻使用的导航系统，并初始化赋值为0；
用系统个数来记录导航系统的顺序，并初始化赋值为0。
3.根据权利要求1所述用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法，其特征在于，所述统计出当前使用的导航系统个数，并完成单点定位方程的参数矩阵设计的步骤包括：
对所述导航系统标识参数进行求和，即为当前时刻所使用到的导航系统个数；
设计当前导航卫星对应的单点定位方程参数。
4.根据权利要求1所述用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法，其特征在于，在计算待估计求解的系统间偏差参数的个数，从而确定单点定位方程参数矩阵的维数的步骤中：
当定义的导航系统标识参数等于0并且所述导航系统个数大于1时，所述待估计求解的系统间偏差参数的个数等于所述导航系统个数，所述单点定位方程参数矩阵的维数等于所述导航系统个数加4。
5.根据权利要求3所述用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法，其特征在于，当所述单点定位方程的参数矩阵的维度为k时，当前导航卫星对应的单点定位方程的参数如下：
k=4+0时，对应的参数为；
k=4+1时，对应的参数为；
k=4+2时，对应的参数为；
k=4+3时，对应的参数为；
其中，，/>，/>分别是当前导航卫星对目标在/>，/>，/>三个方向的偏导数。
6.根据权利要求5所述用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法，其特征在于，所述单点定位方程包括：
（1）
（2）
（3）
（4）
其中：
式（1）表示仅使用一个导航系统颗卫星的观测数据完成单点定位，/>，/>，/>分别是当前导航卫星对目标在/>，/>，/>三个方向的偏导数，下角标1,2,…, />用以区分使用哪一颗导航卫星的观测数据，/>，/>，/>表示待求解目标的空间位置，/>表示待求解目标的接收机钟差，/>表示观测数据与理论值求差之后的列矩阵，式（1）中/>矩阵的维数为/>；
式（2）表示使用两个导航系统完成单点定位，第一个导航系统作为基准，有颗卫星的观测数据，第二个导航系统有/>颗卫星的观测数据，/>表示第二个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，式（2）中/>矩阵的维数为/>；
式（3）表示使用三个导航系统完成单点定位，第一个导航系统作为基准，有颗卫星的观测数据，第二个导航系统有/>颗卫星的观测数据，第三个导航系统有/>颗卫星的观测数据，/>表示第二个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，/>表示第三个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，式（3）中/>矩阵的维数为/>；
式（4）表示使用四个导航系统完成单点定位，第一个导航系统作为基准，有颗卫星的观测数据，第二个导航系统有/>颗卫星的观测数据，第三个导航系统有/>颗卫星的观测数据，第四个导航系统有/>颗卫星的观测数据，/>表示第二个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，/>表示第三个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，表示第四个导航系统相对于第一个导航系统的系统间偏差，式（4）中/>矩阵的维数为/>。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；以及
存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1~6任一项所述用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法的步骤。
8.一种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权利要求1~6任一项所述用于GNSS观测融合定位的系统间偏差参数确定方法的步骤。
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2023
- 2023-08-08 CN CN202310988800.8A patent/CN116699663B/zh active Active
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Also Published As
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|---|---|
| CN116699663B (zh) | 2023-10-17 |
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