一种基于分块粒子滤波的GNSS解算方法

摘要

一种基于分块粒子滤波的GNSS解算方法，本发明涉及分块粒子滤波的GNSS解算方法。本发明是要解决传统线性化的方法计算量复杂，在迭代过程中迭代向量的维数较高，制约了在定位和定速解算的精度的问题，而提出的一种基于分块粒子滤波的GNSS解算方法。该方法是通过1、设定0时刻的和2、计算和3求归一化权值4、M_eff大于M_th，跳到5；如果M_eff<M_th，则重采样，5、求定位估计结果6、确定7、求得归一化权值8、大于跳到9；如果重采样；9、第k时刻定速解算估计结果10、k＝k+1，跳转到2，重复2到10的过程。等步骤实现的。本发明应用于分块粒子滤波的GNSS领域。

主权项

一种基于分块粒子滤波的GNSS解算方法，其特征在于：一种基于分块粒子滤波的GNSS解算方法具体是按照以下步骤进行的：步骤一，根据第k＝0时刻PVT解算的结果得到第k＝0时刻位置解算结果x₀和速度解算结果设定0时刻的速度矢量估计值位置矢量的估计值设定0时刻每个速度粒子权值和位置粒子权值令并且确定在0时刻M个四维位置粒子和M个四维速度粒子其中均匀分布在周围，均匀分布在的周围；定义第m个位置粒子为其中分别代表第m个位置粒子在0时刻的三维坐标，代表第m个位置粒子在0时刻状态与卫星的时钟偏差；定义第0时刻第n个卫星位置为(x_n,0,y_n,0,z_n,0)(n＝1,2,...,N)；第0时刻第m个速度粒子为：其中，分别代表第m个速度粒子在0时刻的三维坐标的速度结算结果；代表第m个速度粒子在0时刻状态与卫星的时钟偏差速度结算结果；并设置时刻的初值k＝1；转到步骤二；步骤二、根据$\left\{\begin{array}{c}{x}_k^{\left(m\right)}=x_{k-1}^{\left(m\right)}+{\stackrel{\widehat{·}}{x}}_{k-1}+e_k\\ y_k^{\left(m\right)}=h1(x_k^{\left(m\right)},{\rho }_k)+{ϵ}_k\end{array}\right.,k=12....n,$计算和为第k时刻第m个位置粒子的解算信息，在k时刻所有M个四维位置粒子为为第k‑1时刻第m个速度粒子的定速估计结果；其中，e_k为第k时刻定位解算的过程噪声和ε_k为第k时刻定位解算的观测噪声，ρ_k为接收机得到的第k时刻的伪距值；h1(·)为定位解算观测方程，为第k时刻第m个位置粒子解算的N维观矢量；步骤三、基于过程噪声和观测噪声为不相关的高斯白噪声，将和带入公式其中为第k时刻第m个位置粒子N维观测矢量中的第n个元素；求出k时刻第m个位置粒子的未归一化权重根据所有第k时刻所有M个位置粒子权值和公式求得第k时刻，第m个位置粒子的归一化权值其中，σ²为过程噪声的方差；步骤四、根据步骤三计算得出的计算第k时刻位置粒子有效粒子数量如果M_eff大于设定的有效位置粒子门限M_th，跳到步骤五；如果M_eff<M_th，则进行重采样，从中随机挑选出M_loop个粒子，组成新的粒子集合，在M_loop个粒子中，第m个位置粒子被挑中的概率为在重采样之后，每个随机挑选出的粒子的权值为1/M，其中，M_loop为重采样随机采的粒子数目；步骤五、在对权值进行归一化之后，根据公式求得k时刻的定位估计结果步骤六、根据公式$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{·}{x}}_k^{\left(m\right)}={\stackrel{·}{x}}_{k-1}^{\left(m\right)}+{\stackrel{·}{e}}_k\\ {\stackrel{·}{y}}_k^{\left(m\right)}=h2({\hat{x}}_k,{\stackrel{·}{x}}_k^{\left(m\right)},{\rho }_k,{\stackrel{·}{\rho }}_k)+{\stackrel{·}{ϵ}}_k\end{array}\right.$确定其中，ρ_k为接收机获得的第k时刻的伪距，为接收机获得的第k时刻的伪距变化量，为定速解算的过程噪声，为定速解算的观测噪声，h2(·)为第k时刻第m个速度粒子解算的观测方程；即第k时刻第m个速度粒子的解算信息；为第k时刻第m个速度粒子的N维观测失量，为k时刻的第m个位置粒子定位结果；h2(·)定速解算的观测方程；步骤七、基于过程噪声和观测噪声为不相关的高斯白噪声，根据和公式求第k时刻第m个速度粒子的未归一化权重求得所有M个速度粒子未归一化权重后；根据公式归一化为第k时刻，第m个速度粒子的归一化权值其中，是的第n个元素，来自步骤六；为速度解算中的过程噪声的方差；步骤八、根据步骤七得出的计算第k时刻有效速度粒子数量如果大于设定的有效粒子门限跳到步骤九；如果则进行重采样，从中随机挑选出个粒子，组成新的粒子集合，第m个粒子被挑中的概率为在重采样之后，每个随机挑选出的粒子的权值为1/M；然后进行步骤九，其中，为重采样随机采的速度粒子数目；步骤九、在对权值进行归一化之后，根据和公式得到第k时刻定速解算估计结果然后进行步骤十；步骤十，根据步骤二到步骤九求得第k时刻的定位估计结果和定速估计结果然后令k＝k+1，跳转到步骤二，重复步骤二到步骤十的过程，进行迭代；即完成了一种基于分块粒子滤波的GNSS解算方法。