一种区域定位导航增强信息提取算法

摘要

本发明涉及导航信号增强信息提取算法，具体为一种区域定位导航增强信息提取算法，包括以下步骤：多系统历史中频数据经过卫星信号接收机处理，由卫星信号接收机输出各路卫星信号的伪距和导航电文；通过高度角先验定权确定初始权矩阵；初始权矩阵通过基于M残差的方差分量估计验后定权法来确定最佳权矩阵；各路卫星信号的伪距和导航电文与最佳权矩阵进行加权融合，得到定位导航增强信息；定位导航增强信息与三维坐标进行对应，完成区域定位导航增强信息的提取。本发明有效的提高卫星系统定位的精度和实时性，特别是在遮挡严重、多径效应严重、可见卫星数目不足的恶劣环境中，在本算法提取出来的区域增强信息的辅助下，可以实现伪距精密单点定位。

主权项

一种区域定位导航增强信息提取算法，其特征在于包括以下步骤：四个卫星系统历史中频数据经过卫星信号接收机捕获、跟踪、位同步和帧同步处理，由卫星信号接收机输出各路卫星信号的伪距测量值和导航电文；四个卫星系统各自的权矩阵分别为$P_i=\left[\begin{array}{cccc}\frac{{\mathrm{sin\theta }}_1}{{\sigma }_{0_i}^2}& 0& 0& 0\\ 0& \frac{{\mathrm{sin\theta }}_2}{{\sigma }_{0_i}^2}& 0& 0\\ 0& 0& \mathrm{...}& 0\\ 0& 0& 0& \frac{{\mathrm{sin\theta }}_j}{{\sigma }_{0_i}^2}\end{array}\right],$i＝1，2，3，4，分别代表GPS、BDS、GLOANSS、Galileo卫星系统，θ_j为第j颗卫星的高度角；为单点定位时观测卫星在天顶时的伪距观测单位权方差，则初始权矩阵P＝(P₁,P₂,P₃,P₄)；不同系统n颗卫星的伪距测量值观测方程组化矩阵△ρ＝A△x+ε；式中△x为位置偏差，A表示系统矩阵，ε表示系统噪声；对n颗卫星的伪距测量值观测方程组化矩阵利用初始权矩阵P进行加权，得到P△ρ＝PA△x+Pε，利用序贯最小二乘原理求解得到位置偏差△x＝(A^TPA)^‑1A^TP△ρ，并结合伪距测量值观测方程组化矩阵得到误差V＝A△x‑△ρ；选择基于M残差的方差分量估计验后定权法来对误差进行迭代，使得误差V最小并得到最佳权矩阵P₀：基于M残差的方差分量估计验后定权法的公式为：$S\hat{\theta }=W,$式中$\hat{\theta }={\left[\begin{array}{cccc}{\sigma }_{0_1}^2& {\sigma }_{0_2}^2& {\sigma }_{0_3}^2& {\sigma }_{0_4}^2\end{array}\right]}^T,$$W{\left[\begin{array}{cccc}{V}_1^T{P}_1{V}_1& V_2^T{P}_2{V}_2& V_3^T{P}_3{V}_3& V_4^T{P}_4{V}_4\end{array}\right]}^T,$S_ii＝k₁tr(N^(‑1)N_iN^(‑1)N_i)‑2k₂tr(N^(‑1)N_i)+n_i,i＝1,2,3,4,S_ij＝k₁tr(N^(‑1)N_iN^(‑1)N_i),i＝1,2,3,4,j＝1,2,3,4,其中A_i表示第i个卫星系统单独定位时的系统矩阵，n_i表示第i个卫星系统的可见卫星数目，N＝N₁+N₂+N₃+N₄，其中：第i个系统的第K次更新后的权矩阵式中c为任一常数，迭代计算至时，误差V最小，此时得到的权矩阵P₁^(k)就是最佳权矩阵P₀；卫星信号的伪距测量值和导航电文通过最佳权矩阵P₀进行加权融合，得到定位导航增强信息；定位导航增强信息与相应的三维位置坐标进行对应，得到区域定位导航增强信息，完成区域定位导航增强信息的提取。