多導航系統互操作定位方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于GNSS導航定位技術領域，具體涉及一種多導航系統互操作定位方法 及系統。
【背景技術】
[0002] 目前，世界上已經形成了 GPS、BDS (北斗系統）、GALILEO (伽利略系統）和GLONASS 四大導航系統并存的局面，相比于單一系統的導航定位，GNSS多系統的集成在可用性、可靠 性、精度等各方面都更具優勢。然而，對于多模GNSS組合定位，由于各導航系統時間基準不 統一，各系統都要估計一個接收機鐘差，在衛星數量特別少的情況下（例如一顆GPS衛星、 一顆BDS衛星、一顆GLONASS衛星和一顆GALILEO衛星）會出現觀測值數量少于參數數量 的秩虧問題，導致無法定位。為了實現多系統兼容統一處理，必須統一多系統的時間基準。
【發明內容】
[0003] 針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種多導航系統互操作定位方法及系 統，適用于可視衛星數量較少情況下的多系統組合定位。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：
[0005] 一、多導航系統互操作定位方法，包括：
[0006] (1)基于卡爾曼濾波的定位模型的構建，包括：
[0007] 以一系統接收機鐘差為基準鐘差dt'，，采用基準鐘差表示其他系統接收機鐘差 dtr= dt' r+ 5，5表不系統間鐘差偏差；
[0008] 基于基準鐘差構建各系統的觀測方程；
[0009] 由位置參數、基準鐘差和系統間鐘差偏差構成狀態參數向量；
[0010] 構建基于卡爾曼濾波法的狀態方程xk=①kn ?Xh+Kin，其中，XpXH分別為第 k、（k-1)個歷元的狀態參數向量；為第（k-1)個歷元到第k個歷元的狀態轉移矩陣；K 為噪聲輸入矩陣，當各系統廣播星歷均不更新時，K為零向量，當有系統廣播星歷更新時，K =[0 0 0 0 AD]1，向量AD中元素表示各系統間鐘差偏差的跳變，分別根據廣播星歷更新 時各系統時間基準的跳變獲得，系統時間基準跳變為各系統所有衛星從當前歷元廣播文件 讀取的衛星鐘差治，"'(/)和根據上一歷元衛星鐘差推算的衛星鐘差沿之差的平均值，
分別表示從上一歷元廣 播文件讀取的上一歷元時刻h衛星的時鐘偏差和時鐘漂移，（t-tj表示當前歷元時刻與上 一歷元時刻間的時間差；為過程噪聲；
[0011] (2)每次接收機定位結束時，存儲本次定位結束時估算的系統間鐘差偏差；
[0012] (3)每次接收機定位時，若本次定位與上次定位時間間隔小于預設間隔，引入上次 定位結束時估算的各系統間鐘差偏差作為當前歷元時刻的各系統間鐘差偏差，采用定位模 型進行定位；
[0013] (4)每次接收機定位時，若本次定位與上次定位時間間隔不小于預設間隔，采用定 位模型實時解算各歷元時刻下各系統間鐘差偏差的變化值，進而獲得當前歷元時刻的各系 統間鐘差偏差，采用定位模型進行定位；
[0014] 上述系統即導航系統的簡稱。
[0015] 步驟（3)中所述的入上次定位結束時估算的各系統間鐘差偏差作為當前歷元時 刻的各系統間鐘差偏差，采用定位模型進行定位，具體為：
[0016] 引入上次定位結束時估算的各系統間鐘差偏差構建虛擬觀測方程；
[0017] 以虛擬觀測方程作為基于卡爾曼濾波法的狀態方程的約束信息，結合各系統的觀 測方程，解算狀態參數向量，從而實現定位解算。
[0018] 步驟（4)中所述的采用定位模型進行定位，具體為：
[0019] 引入當前歷元時刻的各系統間鐘差偏差構建虛擬觀測方程；
[0020] 以虛擬觀測方程作為基于卡爾曼濾波法的狀態方程的約束信息，結合各系統的觀 測方程，解算狀態參數向量，從而實現定位解算。
[0021] 二、多導航系統互操作定位系統，包括：
[0022] 模型構建模塊，用來基于卡爾曼濾波的定位模型的構建，包括：
[0023] 以一系統接收機鐘差為基準鐘差dt'，，采用基準鐘差表示其他系統接收機鐘差 dtr= dt' r+ 5，5表不系統間鐘差偏差；
[0024] 基于基準鐘差構建各系統的觀測方程；
[0025] 由位置參數、基準鐘差和系統間鐘差偏差構成狀態參數向量；
[0026] 構建基于卡爾曼濾波法的狀態方程xk=①kn ? x^+K ? wk_i，其中，xk、xk_i分別為 第k、（k-1)個歷元的狀態參數向量；為第（k-1)個歷元到第k個歷元的狀態轉移矩 陣；K為噪聲輸入矩陣，當各系統廣播星歷均不更新時，K為零向量，當有系統廣播星歷更新 時， K = [0 0 0 0 AD]T，向量AD中元素表示各系統間鐘差偏差的跳變，分別根據廣播星 歷更新時各系統時間基準的跳變獲得，系統時間基準跳變為各系統所有衛星從當前歷元廣 播文件讀取的衛星鐘差成>'(0和根據上一歷元衛星鐘差推算的衛星鐘差叱°w(〇之差的 平均值，
分別表示從上一 歷元廣播文件讀取的上一歷元時刻h衛星的時鐘偏差和時鐘漂移，（t-tj表示當前歷元時 刻與上一歷元時刻間的時間差；為過程噪聲；
[0027] 系統間鐘差偏差存儲模塊，用來每次接收機定位結束時，存儲本次定位估算的系 統間鐘差偏差；
[0028] 第一定位模塊，用來每次接收機定位時，若本次定位與上次定位時間間隔小于預 設間隔，引入上次定位結束時估算的各系統間鐘差偏差作為當前歷元時刻的各系統間鐘差 偏差，采用定位模型進行定位；
[0029] 第二定位模塊，用來每次接收機定位時，若本次定位與上次定位時間間隔不小于 預設間隔，采用定位模型實時解算各歷元時刻下各系統間鐘差偏差的變化值，進而獲得當 前歷元時刻的各系統間鐘差偏差，采用定位模型進行定位；
[0030] 上述系統即導航系統的簡稱。
[0031]上述第一定位模塊進一步包括子模塊：
[0032] 虛擬觀測方程構建子模塊，用來引入上次定位結束時估算的各系統間鐘差偏差構 建虛擬觀測方程；
[0033] 定位解算子模塊，用來以虛擬觀測方程作為基于卡爾曼濾波法的狀態方程的約束 信息，結合各系統的觀測方程，解算狀態參數向量，從而實現定位解算。
[0034] 上述第二定位模塊進一步包括子模塊：
[0035] 虛擬觀測方程構建子模塊，用來引入當前歷元時刻的各系統間鐘差偏差構建虛擬 觀測方程；
[0036] 定位解算子模塊，用來以虛擬觀測方程作為基于卡爾曼濾波法的狀態方程的約束 信息，結合各系統的觀測方程，解算狀態參數向量，從而實現定位解算。
[0037] 和現有技術相比，本發明具有如下特點和有益效果：
[0038] 在衛星遮擋嚴重的地區（例如高樓林立的城市），一般可視衛星數量較少，這種 情況下多系統組合定位時，若估計各系統的接收機鐘差，會導致觀測方程秩虧，從而無法定 位。對于多導航系統組合定位，本發明只需估計一個接收機鐘差即可進行定位解算，在可視 衛星數量較少情況下也可實現多模解算，從而解決了可視衛星數量較少情況下無法定位的 問題。
【附圖說明】
[0039] 圖1為本發明方法的具體流程示意圖。
【具體實施方式】
[0040] 為了使本發明目的、技術方案及有益效果更加清楚明白，下面將結合附圖及具體 實施方式，進一步說明本發明。應當理解，以下描述的【具體實施方式】僅用以解