一种利用GPS伪距信息进行空间定位的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用GPS伪距信息进行空间定位的方法，该方法应用GPS伪距解算原理方程，通过平方运算后两两做差，整理成最小二乘形式后，将地球坐标系中的用户坐标(x，y，z)表示为时钟差δt的函数，并将其代回到一个伪距方程，整理成关于δt的一元二次方程，通过求解一元二次方程并舍去不合理解后，即可得到被定位位置的坐标(x，y，z)，从而实现空间定位。该方法相比现有的工程迭代方法具备简单、快速、准确的特点，在没有忽略误差项的基础上，简化了求解步骤，节省了解算时间，为GPS接收机的改进和北斗导航系统提供了一种可参考的简单快捷的空间定位方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空间定位方法，尤其涉及一种利用GPS伪距信息进行空间定位的方法，特别是基于伪距解算原理方程的空间定位方法，属于卫星导航

技术介绍
伴随着航天技术和电子计算机技术的迅猛发展，以及人类在各个领域对卫星导航定位服务日益增长的需求，卫星导航定位系统在世界发威内得到了快速的发展。目前在世界上主要的导航定位系统有美国的GPS(Global Positioning System)系统、俄罗斯的GLONESS(Global Navigation Satellite System)系统、欧盟的伽利略(Galileo)系统以及正在建在的中国北斗导航定位(COMPASS)系统。卫星导航定位将是二十一世纪竞争激励的航天通信
GPS全球定位系统是美国的第二代卫星导航系统，从1973年开始建立至今，具备覆盖面积大、信号可靠性高、数据内容丰富、准确度高和多用性等特点，已向全球数亿用户提供三维位置、速度和时间信息，更为美国的陆、海、空军提供精密导航等军事服务，是世界上非常成功的军民两用型定位导航系统。GPS有多种定位方式，由于伪距测量的绝对定位法是其他方法的基础，所以对GPS定位解算方法的研究都是基于伪距定位解算方法为基础的。定位解算方程是非线性的，当接收卫星颗数大于4颗时，又是一个矛盾方程组，因此要联立方程实现对用户位置的快速准确的求解，需要选取合适的解算方法。由于伪距测量受到各种误差因素的影响，为提高定位精度和解算速度，通常采用最小二乘或者卡尔曼滤波法定位解算。卡尔曼滤波法对噪声有一定的要求，实现中有滤波发散的现象，不是十分可靠、稳定；另外由于所求的参数要求精度较高，按照最小二乘法的思路求解算可能会出现数字病态的现象，造成数据不准等。美国研制GPS的主要目的是为军队提供连续、实时的导航定位服务，目前采用的方法就是双频伪随机码距被动式定位体制，利用C/A码捕获、跟踪至少4颗GPS卫星，然后用P码测量伪距信息，实现连续、实时导航定位。工程应用了递推最小二乘方法后发现，虽然递推算法很好的节省了存储空间，但最小二乘的最优指标只保证了测量的估计均方差之和最小，如图I所示为最小二乘法解算流程图。为了保证估计量的估计误差最佳，同时进一步提高精度，后人又专利技术了Householder算法,提出了一种定位解算的递推Householder算法。同时也有学者应用Gram-Schmidt正交化法对迭代矩阵进行了 QR分解的方法。但是在提高了精度的同时，复杂了计算过程，增加的计算量，同时对硬件提出了很高的要求，增加了普及成本。从下表中可以看出，其复杂程度可见一斑。表I算法的计算效率比较权利要求1.一种利用GPS伪距信息进行空间定位的方法，其特征在于步骤如下 (1)利用空间被定位位置的接收机接收至少四颗GPS卫星下发的GPS伪距信息； (2)利用接收的各个GPS伪距信息分别建立一个测量方程，测量方程的形式为全文摘要本专利技术公开了一种利用GPS伪距信息进行空间定位的方法，该方法应用GPS伪距解算原理方程，通过平方运算后两两做差，整理成最小二乘形式后，将地球坐标系中的用户坐标(x，y，z)表示为时钟差δt的函数，并将其代回到一个伪距方程，整理成关于δt的一元二次方程，通过求解一元二次方程并舍去不合理解后，即可得到被定位位置的坐标(x，y，z)，从而实现空间定位。该方法相比现有的工程迭代方法具备简单、快速、准确的特点，在没有忽略误差项的基础上，简化了求解步骤，节省了解算时间，为GPS接收机的改进和北斗导航系统提供了一种可参考的简单快捷的空间定位方法。文档编号G01S19/42GK102749639SQ20121024198公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日专利技术者刘建波, 刘生炳, 夏刚, 张晓玲, 段宇鹏, 踪华, 魏宗康 申请人:北京航天控制仪器研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用GPS伪距信息进行空间定位的方法，其特征在于步骤如下：(1)利用空间被定位位置的接收机接收至少四颗GPS卫星下发的GPS伪距信息；(2)利用接收的各个GPS伪距信息分别建立一个测量方程，测量方程的形式为ρi=(xi-x)2+(yi-y)2+(zi-z)2+cδt,其中i＝1，2，3，4...n；ρi为各个GPS卫星下发的GPS伪距信息；xi、yi、zi分别为GPS卫星在空间直角坐标系中的坐标值；x、y、z分别为空间被定位位置在空间直角坐标系中的坐标值；c为光速；δt为空间被定位位置与GPS卫星之间的钟差；(3)将步骤(2)建立的每个测量方程分别进行平方运算，将平方运算后的第一个测量方程分别与平方运算后的其余测量方程做差，并将做差后的等式整理成最小二乘形式，将空间被定位位置的坐标值(x，y，z)整理成关于δt的函数；(4)将步骤(3)整理成关于δt函数的空间被定位位置坐标值(x，y，z)代入步骤(2)建立的任意一个测量方程中，并将该测量方程整理成关于δt的一元二次方程，对该一元二次方程进行求解运算得到δt的值；(5)判断ρi？cδt是否全部大于零，如果ρi？cδt全部小于零则步骤(4)求解运算得到的δt无物理意义，如果ρi？cδt全部大于零则利用步骤(4)求解运算出的δt计算得到空间被定位位置的坐标值(x，y，z)；(6)根据步骤(5)计算得到的空间被定位位置的坐标值(x，y，z)完成空间定位。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏宗康，段宇鹏，夏刚，张晓玲，踪华，刘建波，刘生炳，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：