一种基于模糊逻辑加权的高精度伪距单点定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于模糊逻辑加权的高精度伪距单点定位方法，属于全球卫星导航系统伪距单点定位领域。它的步骤包括通过接收机获取卫星信噪比S以及计算每颗卫星的GDOP贡献度，并基于此运用模糊逻辑算法，输出卫星的权重w，最后根据加权最小二乘法解算接收机的位置坐标，输出接收机的定位结果。本发明专利技术方案的设计方式灵活有效，具有良好的抗多路径干扰性能，能改善接收机的定位性能，实现高精度的伪距单点定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及全球卫星导航系统伪距单点定位领域，特别是一种基于模糊逻辑加权的高精度伪距单点定位方法。
技术介绍
目前,伪距单点定位普遍采用加权最小二乘定位方法来提高定位精度。常用的方法有基于卫星高度角的方法、基于卫星测量误差方差的方法。基于卫星高度角的方法需要实时解算卫星的高度角，然后依据高度角大小调整卫星参与解算接收机位置时的权重(即对高度角更大的卫星给予更大的权重)，该方法在一定程度上能够提高定位精度，但在城市峡谷的环境下，多路径干扰严重，高度角大的卫星也可能存在多路径干扰，此时它的伪距精度没有保障，如果给予大的权重，反而会降低最终的定位精度。因此，只使用卫星高度角来加权，在定位性能的改善上是受限的。而基于卫星测量误差方差的方法需要根据一段数据对卫星测量误差方差进行解算，然后依据卫星测量误差方差的倒数进行权值的设定，该方法不适合单历元实时解算，只能放在单点定位的后处理中使用，即在应用上也是受限的。鉴于高度角较低的卫星其信噪比通常也较低，且已通过试验证明：当发生多路径干扰时，卫星的信噪比通常也比正常水平低4～12dB。因此，基于卫星信噪比的加权方法在具备利用高度角加权的优点的同时，也能为抑制多路径干扰带来一定的好处。卫星的空间几何分布也会影响定位精度，因此，在单点定位中，有必要考虑一个称为几何精度因子GDOP(geometricdilutionofprecision)的误差系数。一般情况下，接收机到各观测卫星连线的张角都较大时，GDOP的值较小，定位精度越高。故，每颗卫星对GDOP值的贡献程度是不尽相同的，若能求得每颗卫星的GDOP贡献度，依此对卫星进行加权，能提高定位精度。常规的加权方法是采用单变量(例如高度角)加权法和双变量(例如高度角和信噪比)线性组合加权法。单变量的加权法存在一定的局限性，容易顾此失彼；双变量的线性组合加权法无法灵活地设定双变量之间的比重，难以达到理想的效果。然而，多变量的非线性组合加权法可以克服以上两种方法的缺点，本专利技术利用模糊逻辑算法实现了双变量的非线性组合加权。模糊逻辑指模仿人脑的不确定性概念判断、推理思维方式，对于模型未知或不能确定的描述系统，它借助于隶属度函数概念，应用模糊集合和模糊规则进行推理，表达过渡性界限或定性知识经验，模拟人脑方式，实行模糊综合判断，推理解决常规方法难于对付的规则型模糊信息问题。因此，在具备一定经验的基础上，利用模糊逻辑来实现双输入变量的非线性组合，可以灵活地完成对卫星的加权，比起一般的线性组合法，更容易达到理想的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，利用了卫星信噪比并考虑了卫星分布情况，提供一种基于模糊逻辑加权的高精度伪距单点定位方法。实现本专利技术目的的技术方案：一种基于模糊逻辑加权的高精度伪距单点定位方法，对于每一个历元，均需要完成如下步骤:(1)对每一颗卫星，通过接收机获取卫星信噪比S和星历；基于星历计算卫星的位置，并判断是否为第一个历元：(1-1)若为第一个历元，则结合接收机位置的迭代初始值计算卫星的高度角(本文提到的位置的坐标系均为WGS84(ECEF-xyz))；若非第一个历元，则结合上一个历元解算得到的接收机位置计算卫星的高度角；(1-2)剔除高度角低于所设定截止高度角的卫星；(2)计算每颗卫星的GDOP贡献度；(3)分别对每颗卫星，运用模糊逻辑算法，输出卫星的权重w；(4)基于步骤(3)所求得的权重w，根据加权最小二乘法解算接收机的位置坐标，输出接收机的定位结果。优选的，步骤(1)中所述的截止高度角为5～10度。更优的为5度。上述技术方案中，步骤(2)的单颗卫星GDOP贡献度的计算方法：计算当前所有卫星的GDOP值，记作gdop；除去所计算的单颗卫星，计算剩余卫星的GDOP值，记作gdop'；则该单颗卫星的GDOP贡献度为ΔG＝gdop'-gdop；重复上述步骤获得所有单颗卫星GDOP贡献度。上述技术方案中，步骤(3)计算卫星权重w的模糊逻辑算法，具体流程为：(3-1)模糊化：选取卫星信噪比S和GDOP贡献度ΔG作为模糊逻辑算法的输入参数，其模糊术语描述分别用X1和X2表示；选取卫星权重w作为模糊逻辑的输出参数，其模糊术语描述用Y表示；X1，X2和Y的模糊集合分别表示如下：X1＝{high,medium,low本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于模糊逻辑加权的高精度伪距单点定位方法，其特征是对于每一个历元，均需要完成如下步骤:(1)对每一颗卫星，通过接收机获取卫星信噪比S和星历；基于星历计算卫星的位置，并判断是否为第一个历元：(1‑1)若为第一个历元，则结合接收机位置的迭代初始值计算卫星的高度角；若非第一个历元，则结合上一个历元解算得到的接收机位置计算卫星的高度角；(1‑2)剔除高度角低于所设定截止高度角的卫星；(2)计算每颗卫星的GDOP贡献度；(3)分别对每颗卫星，运用模糊逻辑算法，输出卫星的权重w；(4)基于步骤(3)所求得的权重w，根据加权最小二乘法解算接收机的位置坐标，输出接收机的定位结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊逻辑加权的高精度伪距单点定位方法，其特征是对于每一个历元，均需要完成如下步骤:(1)对每一颗卫星，通过接收机获取卫星信噪比S和星历；基于星历计算卫星的位置，并判断是否为第一个历元：(1-1)若为第一个历元，则结合接收机位置的迭代初始值计算卫星的高度角；若非第一个历元，则结合上一个历元解算得到的接收机位置计算卫星的高度角；(1-2)剔除高度角低于所设定截止高度角的卫星；(2)计算每颗卫星的GDOP贡献度；(3)分别对每颗卫星，运用模糊逻辑算法，输出卫星的权重w；(4)基于步骤(3)所求得的权重w，根据加权最小二乘法解算接收机的位置坐标，输出接收机的定位结果。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊逻辑加权的高精度伪距单点定位方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊春明，商云鹏，管庆林，林炳，彭飞，朱正平，
申请(专利权)人：闽江学院，福建星海通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35