基于虚拟质心的多GNSS接收机协同导航方法技术

一种基于虚拟质心的多GNSS接收机协同导航方法，通过GNSS天线采集并跟踪GNSS卫星信号得到多个接收机的GNSS观测量，经信息汇总后根据已知的载体相对位置信息得到虚拟质心，再根据各个接收机的GNSS观测量和相对位置信息融合得到载体的精确位置估计。本发明专利技术借助高精度的相对位置信息和机间通信，显著提高了多接收机系统的导航可靠性和精度，有助于实现连续导航定位。

Multi GNSS receiver cooperative navigation method based on virtual centroid

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟质心的多GNSS接收机协同导航方法
本专利技术涉及一种导航领域的技术，具体涉及一种城市环境下的基于虚拟质心的多全球卫星导航系统(GNSS)接收机协同导航方法。
技术介绍
多接收机协同方法在无人机编队、车联网、无人机与地面车辆的协同导航等应用场景有着广阔的前景，受到国内外广泛关注。GNSS可以为上述载体提供全天候的导航位置信息，使其实现绝对定位。但是在城市环境中，GNSS容易受多径效应、楼宇遮挡、非视距信号、可见卫星数不足等影响，此时导航性能严重下降。考虑到超宽带(UWB)、专用短程通信技术(DSRC)、视觉、实时动态载波相位差分等相对测量信息以及机间通信技术的辅助，高精度的相对导航更易实现。多接收机协同导航利用高精度的相对位置及所有接收机的GNSS测量信息，来提高各接收机的定位精度。因此，多接收机协同导航能提高导航系统的可靠性、精度和连续性，具有巨大的潜在价值。
技术实现思路
本专利技术针对现有绝对定位在城市环境中的应用存在多径、非视距信号、可见卫星数不足等问题导致的单个载体导航系统可靠性、连续性、精度恶化的情况，提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟质心的多GNSS接收机协同导航方法，其特征在于，通过GNSS天线采集并跟踪GNSS卫星信号得到多个接收机的GNSS观测量，经信息汇总后根据已知的载体相对位置信息得到虚拟质心，再根据各个接收机的GNSS观测量和相对位置信息融合得到载体的协同单点定位结果；/n所述的虚拟质心是指：在已知各个载体相对位置的情况下，任意确定一个位置作为固定点，则认为各接收机相对于该固定点的坐标已知，根据所有接收机组成的立体几何形状确定其虚拟质心，即其中一个接收机的位置或接收机周围区域的任意一点；/n所述的融合是指：通过站间差分的等效方法得到各个接收机的虚拟质心的等效GNSS观测量，然后对等效GNSS观测...

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟质心的多GNSS接收机协同导航方法，其特征在于，通过GNSS天线采集并跟踪GNSS卫星信号得到多个接收机的GNSS观测量，经信息汇总后根据已知的载体相对位置信息得到虚拟质心，再根据各个接收机的GNSS观测量和相对位置信息融合得到载体的协同单点定位结果；
所述的虚拟质心是指：在已知各个载体相对位置的情况下，任意确定一个位置作为固定点，则认为各接收机相对于该固定点的坐标已知，根据所有接收机组成的立体几何形状确定其虚拟质心，即其中一个接收机的位置或接收机周围区域的任意一点；
所述的融合是指：通过站间差分的等效方法得到各个接收机的虚拟质心的等效GNSS观测量，然后对等效GNSS观测量进行故障检测与排除再进行协同单点定位。


2.根据权利要求1所述的基于虚拟质心的多GNSS接收机协同导航方法，其特征是，所述的GNSS观测量包括：来自导航电文中利用星历参数的GNSS卫星位置、伪距和载波相位，具体为：接收机b相对于卫星k的伪距其中：δP为星历误差，c为光速，δtb为接收机b的钟差，δtk为卫星k的钟差，I为电离层误差，T为对流层误差，ε为多径和接收机噪声引起的伪距测量噪声量，为卫星k坐标(xk,yk,zk)与接收机b坐标(xb,yb,zb)间的几何距离接收机b对卫星k的载波相位其中：N为载波相位的整周模糊度，λ为载波波长，∈为多径和接收机噪声引起的载波相位测量噪声量。


3.根据权利要求1所述的基于虚拟质心的多GNSS接收机协同导航方法，其特征是，所述的相对位置信息是指：依靠UWB、视觉、RTK、激光雷达(LiDAR)、DSRC提供的相对测量信息进行融合获取的多机相对位置及其不确定度，即协方差。


4.根据权利要求1或3所述的基于虚拟质心的多GNSS接收机协同导航方法，其特征是，所述的相对位置信息，通过以下方式得到：建立表征测量量和无人机相对位置关系的非线性方程z＝f(U,V,R,L,D)，其中：z为无人机间的相对位置，U为UWB提供的相对距离测量信息，V为视觉提供的三维相对位置测量信息，R为RTK提供的相对位置测量信息，L为LiDAR提供的相对距离、角度测量信息，D为DSRC提供的相对距离测量信息，对该方程进行线性化后，使用最小二乘、卡尔曼滤波等方法求解机间相对位置及不确定度，即协方差。


5.根据权利要求1所述的基于虚拟质心的多GNSS接收机协同导航方法，其特征是，所述的站间差分的等效方法包括：用于消除GNSS测量值中的卫星轨道误差、卫星钟差和大气延时误差的站间单差和用于消除测量值中的接收机钟差，卫星钟差、星历误差和大气延时误差的站间星间双差。


6.根据权利要求5所述的基于虚拟质心的多GNSS接收机协同导航方法，其特征是，所述的站间单差是指：用户接收机r与b对卫星k的站间单差伪距测量值为接收机r与b对卫星k的单差载波相位测量值为
所述的站间星间双差是指：用户接收机r与b对卫星j和k的双差伪距测量值为接收机r与b对卫星j和k的双差载波相位测量值为当获得的相对位置信息中用户接收机的钟差之差(δtr-δtb)未知时，应使用双差进行观测量等效，当钟差之差已知时，可使...

【专利技术属性】
技术研发人员：战兴群，王士壮，刘西雨，沈佳雯，翟亚慰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31