一种静态伪距单点定位的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种静态伪距单点定位的方法及装置，通过计算每个历元中每颗卫星的高度角和方位角，删除高度角小于预设值的卫星，并根据步骤S12处理后的卫星的高度角和方位角确定当前历元各颗卫星在站心坐标系E、N、U方向上的权重矩阵，根据所述权重矩阵通过最小二乘估计方法分步估计所述接收机在当前历元的位置，将计算得到的接收机在各个历元中的位置取平均，得到所述接收机的静态伪距单点定位结果，通过多历元解算并且求平均，有效的削弱伪距误差对单点定位的影响，从而提高定位精度且无需与固定基站配合。

A Method and Device for Static Pseudo-Range Single Point Positioning

The present invention provides a method and device for static pseudorange single point positioning. By calculating the altitude angle and azimuth angle of each satellite in each epoch, the satellite whose altitude angle is less than the preset value is deleted, and according to the altitude angle and azimuth angle of the satellite processed by Er 2, the weight matrix of each satellite in the station center coordinate system E, N and U is determined, and the weight matrix is communicated according to the weight matrix. The position of the receiver in the current epoch is estimated step by step through the least squares estimation method. The calculated position of the receiver in each epoch is averaged, and the static pseudorange single-point positioning result of the receiver is obtained. By solving and averaging the multi-epoch, the influence of pseudorange error on the single-point positioning is effectively weakened, thus improving the positioning accuracy without matching with the fixed base station. All right.

【技术实现步骤摘要】
一种静态伪距单点定位的方法及装置
本专利技术涉及全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)静态伪距单点定位领域，特别涉及一种静态伪距单点定位的方法及装置。
技术介绍
当前，单频接收机因其成本低、尺寸小及重量轻等特点被广泛用在资源调查、徒步旅游和车、船导航等领域。随着全球卫星导航系统相关技术的发展和进步，用户对静态伪距单点定位的精度要求也越来越高。通常，单频接收机受卫星轨道、大气传播及接收机自身误差的影响，目前静态伪距单点定位的精度仅在5米左右。近几年，许多研究人员就如何提高静态伪距单点定位精度进行了深入研究。其中伪距差分方法和加权最小二乘法最为常见。伪距差分方法可实现厘米级的定位精度，但这种方法需要一个固定基站与之配合，且定位精度受固定基站的位置精度和基线长度的影响，在诸如山区、戈壁及沙漠等环境中应用受到限制；常见的加权最小二乘法，如基于高度角的加权最小二乘法，虽然能在一定程度上提高定位精度，但是在城市峡谷等环境中，低高度角的卫星受多路径效应影响明显，此时，该加权方法对定位精度的提高效果不明显，在静态伪距单点定位性能的改善上受到限制。因此需要一种静态伪距单点定位方法解决上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种静态伪距单点定位的方法及装置，能够有效削弱伪距误差对单点定位的影响，提高定位精度且无需与固定基站配合。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的一种技术方案为：一种静态伪距单点定位的方法，包括步骤：S1、预设多个历元，并对每个历元分别执行以下步骤：S11、根据当前历元中各颗卫星的位置以及接收机的位置计算每颗卫星的高度角和方位角；S12、删除高度角小于预设值的卫星；S13、根据步骤S12处理后的卫星的高度角和方位角确定当前历元各颗卫星在站心坐标系E、N、U方向上的权重矩阵；S14、根据所述权重矩阵通过最小二乘估计方法分步估计所述接收机在当前历元的位置；S2、将计算得到的接收机在各个历元中的位置取平均，得到所述接收机的静态伪距单点定位结果。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的另一种技术方案为：一种静态伪距单点定位的装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：S1、预设多个历元，并对每个历元分别执行以下步骤：S11、根据当前历元中各颗卫星的位置以及接收机的位置计算每颗卫星的高度角和方位角；S12、删除高度角小于预设值的卫星；S13、根据步骤S12处理后的卫星的高度角和方位角确定当前历元各颗卫星在站心坐标系E、N、U方向上的权重矩阵；S14、根据所述权重矩阵通过最小二乘估计方法分步估计所述接收机在当前历元的位置；S2、将计算得到的接收机在各个历元中的位置取平均，得到所述接收机的静态伪距单点定位结果。本专利技术的有益效果在于：通过计算每个历元中每颗卫星的高度角和方位角，删除高度角小于预设值的卫星，并根据步骤S12处理后的卫星的高度角和方位角确定当前历元各颗卫星在站心坐标系E、N、U方向上的权重矩阵，根据所述权重矩阵通过最小二乘估计方法分步估计所述接收机在当前历元的位置，将计算得到的接收机在各个历元中的位置取平均，得到所述接收机的静态伪距单点定位结果，通过多历元解算并且求平均，有效的削弱伪距误差对单点定位的影响，从而提高定位精度且无需与固定基站配合。附图说明图1为本专利技术实施例的静态伪距单点定位的方法流程图；图2为本专利技术实施例的静态伪距单点定位的装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例的在E、N、U方向上的加权策略示意图；图4为本专利技术实施例的静态伪距单点定位的方法与高度角加权的最小二乘方法定位的精度对比；标号说明：1、静态伪距单点定位的装置；2、存储器；3、处理器。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。本专利技术最关键的构思在于:通过确定每个历元各卫星在站心坐标系中E、N、U方向上的权重矩阵，根据最小二乘法求得接收机在各历元中的位置后取平均，得到接收机的静态伪距单点定位结果，有效的削弱伪距误差对单点定位的影响，从而提高定位精度且无需与固定基站配合。请参照图1，一种静态伪距单点定位的方法，包括步骤：S1、预设多个历元，并对每个历元分别执行以下步骤：S11、根据当前历元中各颗卫星的位置以及接收机的位置计算每颗卫星的高度角和方位角；S12、删除高度角小于预设值的卫星；S13、根据步骤S12处理后的卫星的高度角和方位角确定当前历元各颗卫星在站心坐标系E、N、U方向上的权重矩阵；S14、根据所述权重矩阵通过最小二乘估计方法分步估计所述接收机在当前历元的位置；S2、将计算得到的接收机在各个历元中的位置取平均，得到所述接收机的静态伪距单点定位结果。从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：通过计算每个历元中每颗卫星的高度角和方位角，删除高度角小于预设值的卫星，并根据步骤S12处理后的卫星的高度角和方位角确定当前历元各颗卫星在站心坐标系E、N、U方向上的权重矩阵，根据所述权重矩阵通过最小二乘估计方法分步估计所述接收机在当前历元的位置，将计算得到的接收机在各个历元中的位置取平均，得到所述接收机的静态伪距单点定位结果，通过多历元解算并且求平均，有效的削弱伪距误差对单点定位的影响，从而提高定位精度且无需与固定基站配合。进一步的，步骤S11包括：S111、判断当前历元是否为第一历元，若是，则执行步骤S112，否则，执行步骤S113；S112、根据卫星位置以及接收机位置的初始值将计算卫星的高度角和方位角；S113、根据卫星位置和上一历元估计的接收机位置计算卫星的高度角和方位角。由上述描述可知，通过判断当前历元是否为第一历元，并采用不同历元的接收机位置计算卫星的高度角和方位角，保证了后续计算权重矩阵的准确性。进一步的，步骤S13包括：S131、根据步骤S12处理后的每颗卫星的高度角和方位角确定当前历元中第i颗卫星在站心坐标系中E、N、U方向上的权值w2E,i、w2N,i和w2U,i，其中i＝(1，2，...，n)，n为当前历元中所述接收机收到的卫星数量；S132、根据所述E、N、U方向上各颗卫星的权值确定当前历元在E、N、U方向上关于各颗卫星的权重矩阵，所述权重矩阵如下：WE＝diag{w2E,1,w2E,2,...,w2E,n}WN＝diag{w2N,1,w2N,2,...,w2N,n}WU＝diag{w2U,1,w2U,2,...,w2U,n}。由上述描述可知，通过确定当前历元中每颗卫星在站心坐标系中不同方向上的权值，并根据不同方向上的权值确定当前历元各颗卫星在E、N、U方向上的权重矩阵，不仅提高了定位的准确性，还可满足用户对不同方向上定位精度的需求。进一步的，步骤S14包括：S141、分步计算当前历元和上一历元的站心坐标差，计算公式如下：ΔEE＝(GTWEG)-1GTWEΔρΔEN＝(GTWNG)-1GTWNΔρΔEU＝(GTWUG)-1GTWUΔρ其中，ΔE为当前历元和上一历元的站心坐标差，G为方向余弦矩阵，Δρ为修正后的伪距残差；S142、根据牛顿迭代法，重复步骤S111至S141，直到小于预设值时，得到所述接收机在当前历元E、N、U方向上的站心坐标的估本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静态伪距单点定位的方法，其特征在于，包括步骤：S1、预设多个历元，并对每个历元分别执行以下步骤：S11、根据当前历元中各颗卫星的位置以及接收机的位置计算每颗卫星的高度角和方位角；S12、删除高度角小于预设值的卫星；S13、根据步骤S12处理后的卫星的高度角和方位角确定当前历元各颗卫星在站心坐标系E、N、U方向上的权重矩阵；S14、根据所述权重矩阵通过最小二乘估计方法分步估计所述接收机在当前历元的位置；S2、将计算得到的接收机在各个历元中的位置取平均，得到所述接收机的静态伪距单点定位结果。

【技术特征摘要】
1.一种静态伪距单点定位的方法，其特征在于，包括步骤：S1、预设多个历元，并对每个历元分别执行以下步骤：S11、根据当前历元中各颗卫星的位置以及接收机的位置计算每颗卫星的高度角和方位角；S12、删除高度角小于预设值的卫星；S13、根据步骤S12处理后的卫星的高度角和方位角确定当前历元各颗卫星在站心坐标系E、N、U方向上的权重矩阵；S14、根据所述权重矩阵通过最小二乘估计方法分步估计所述接收机在当前历元的位置；S2、将计算得到的接收机在各个历元中的位置取平均，得到所述接收机的静态伪距单点定位结果。2.根据权利要求1所述的静态伪距单点定位的方法，其特征在于，步骤S11包括：S111、判断当前历元是否为第一历元，若是，则执行步骤S112，否则，执行步骤S113；S112、根据卫星位置以及接收机位置的初始值将计算卫星的高度角和方位角；S113、根据卫星位置和上一历元估计的接收机位置计算卫星的高度角和方位角。3.根据权利要求2所述的静态伪距单点定位的方法，其特征在于，步骤S13包括：S131、根据步骤S12处理后的每颗卫星的高度角和方位角确定当前历元中第i颗卫星在站心坐标系中E、N、U方向上的权值w2E,i、w2N,i和w2U,i，其中i＝(1，2，...，n)，n为当前历元中所述接收机收到的卫星数量；S132、根据所述E、N、U方向上各颗卫星的权值确定当前历元在E、N、U方向上关于各颗卫星的权重矩阵，所述权重矩阵如下：WE＝diag{w2E,1,w2E,2,...,w2E,n}WN＝diag{w2N,1,w2N,2,...,w2N,n}WU＝diag{w2U,1,w2U,2,...,w2U,n}。4.根据权利要求3所述的静态伪距单点定位的方法，其特征在于，步骤S14包括：S141、分步计算当前历元和上一历元的站心坐标差，计算公式如下：ΔEE＝(GTWEG)-1GTWEΔρΔEN＝(GTWNG)-1GTWNΔρΔEU＝(GTWUG)-1GTWUΔρ其中，ΔE为当前历元和上一历元的站心坐标差，G为方向余弦矩阵，Δρ为修正后的伪距残差；S142、根据牛顿迭代法，重复步骤S111至S141，直到小于预设值时，得到所述接收机在当前历元E、N、U方向上的站心坐标的估值如下：其中，eE,k，nE,k，uE,k分别表示当前历元根据E方向权重矩阵WE所求得的接收机在站心坐标系中的坐标，eE,k-1，nE,k-1，uE,k-1分别表示上一历元根据E方向权重矩阵WE所求得的接收机在站心坐标系中的坐标；eN,k，nN,k，uN,k分别表示当前历元根据N方向权重矩阵WN所求得的接收机在站心坐标系中的坐标，eN,k-1，nN,k-1，uN,k-1分别表示上一历元根据N方向权重矩阵WN所求得的接收机在站心坐标系中的坐标；eU,k，nU,k，uU,k分别表示当前历元根据U方向权重矩阵WU所求得的接收机在站心坐标系中的坐标，eU,k-1，nU,k-1，uU,k-1分别表示上一历元根据U方向权重矩阵WU所求得的接收机在站心坐标系中的坐标，k表示迭代次数，且k为大于1的正整数；S143、取eE,k，nN,k，uU,k作为当前历元接收机在站心坐标系中的坐标，所述接收机的站心坐标如下：S144、根据所述接收机的站心坐标和坐标变换公式进行坐标变换，得到所述接收机的单点定位结果；所述坐标变换公式为：其中，x，y，z分别表示接收机在地心地固坐标系X轴、Y轴和Z轴方向上的坐标分量，S为坐标变换矩阵，λ为接收机位置的大地经度，φ为接收机位置的大地纬度。5.根据权利要求4所述的静态伪距单点定位的方法，其特征在于，步骤S2包括：根据取平均公式将计算得到的接收机在各个历元中的位置取平均，得到所述接收机的静态伪距单点定位结果，所述取平均公式如下：其中，为各个历元的位置在X轴、Y轴和Z轴方向上坐标分量的平均值，m为历元总数。6.一种静态伪距单点定位的装置，包括存储器、处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊春明，商云鹏，管庆林，
申请(专利权)人：闽江学院，福建中量智汇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35