一种顾及Doppler的北斗修正伪距单点定位方法、系统与设备技术方案

本发明专利技术公开一种顾及Doppler的北斗修正伪距单点定位方法、系统与设备，方法具体包括以下步骤：首先构建顾及Doppler的平滑伪距观测值表达式：值表达式：其中，ω为平滑因子；λ为载波波长；P与分别为原始伪距观测值与平滑伪距观测值，单位为米，下标为历元标识；然后向所述平滑伪距观测值表达式中引入权重因子调整原始伪距观测值与平滑伪距观测值的权重，则有其中，η为权重因子；为修正伪距；充分发挥独立观测值Doppler的作用，削弱北斗原始伪距观测值的误差，抑制Doppler积分累计误差的影响，由于采样间隔一般不超过30秒，故权重因子η不会无限接近0，平滑伪距能发挥修正作用保证北斗伪距单点定位的精度与可靠性。位的精度与可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种顾及Doppler的北斗修正伪距单点定位方法、系统与设备


[0001]本专利技术属于北斗卫星导航系统数据预处理
，具体涉及一种顾及Doppler的北斗修正伪距单点定位方法、系统与设备。

技术介绍

[0002]目前，由于全球导航卫星系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)伪距单点定位模块具有全天时、全天候、体积小、便于携带等优点，伪距单点定位技术已广泛应用于各个领域。
[0003]北斗卫星导航系统(BDS,BeiDou Navigation Satellite System)于2020年7月31日正式开通，标志着北斗迈入全球服务新时代，也意味着北斗伪距单点定位技术将具有更加广阔的应用前景
[0004]然而，由于伪距观测值受多种误差源的影响，该定位精度难以保证，个别定位误差大于百米，成为制约北斗伪距定位技术推广应用的瓶颈。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种顾及Doppler的北斗修正伪距单点定位方法、系统与设备，基于改善北斗伪距观测值的精度，计算北斗伪距单点定位，提高北斗伪距单点定位的精度与可靠性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案：一种顾及Doppler的北斗修正伪距单点定位方法，具体包括以下步骤：
[0007]获取多普勒观测值和原始伪距观测值；
[0008]构建顾及Doppler的平滑伪距观测值表达式：
[0009][0010]其中，ω为平滑因子；λ为载波波长；P为原始伪距观测值，为平滑伪距观测值，单位为米，下标为历元标识；D为多普勒观测值，k是平滑窗口，dt为Doppler观测值积分区间[t
k
‑1,t
k
]；
[0011]向所述平滑伪距观测值表达式中引入权重因子η调整原始伪距观测值与平滑伪距观测值的权重，则修正伪距为：
[0012][0013]其中，η为权重因子；
[0014]基于所述修正伪距观测值进行单点定位计算，得到地面接收机的空间三维坐标值，即地面接收机的单点定位值。
[0015]将平滑伪距观测值表达式中的平滑因子设定为平滑窗口的倒数ω＝1/k，则平滑伪距观测值的表达式为：
[0016][0017]其中T＝t
k
‑
t
k
‑1,表示采样间隔。
[0018]将卫星高度角的影响引入平滑伪距观测值表达式中，平滑伪距观测值表达式为：
[0019][0020]其中，θ为卫星高度角。
[0021]平滑伪距的方差为：
[0022][0023]其中，为原始伪距观测值噪声；为Doppler观测值噪声；采样间隔决定平滑伪距的方差值，平滑窗口大小及原始伪距与Doppler的噪声水平；随着平滑窗口的增大，平滑伪距的方差值降低；获取最优平滑窗口值，F1对k求导：
[0024][0025]是一个关于k的三次方程，即k取值有3个，包括1个实数解与2个共轭复数解；平滑窗口值应为有效的正整数，对1实数解进行四舍五入取整，则参与平滑的历元数据的数量为
[0026][0027]的最小值为2，即保证至少有2个历元数据参与平滑。
[0028]依据误差传播定律，计算修正伪距的方差值：
[0029][0030]F2对k求导，得到权重因子的计算值：
[0031][0032]其中，τ、μ均为替换字符，无实义，将所述权重因子计算值引入所述修正伪距的表达式中得到修正伪距
[0033]本专利技术还提供一种顾及Doppler的北斗修正伪距单点定位系统，包括数据获取模块，数据处理模块以及定位模块，其中数据获取模块用于获取多普勒观测值和原始伪距观测值，数据处理模块基于所述多普勒观测值和原始伪距观测值对原始伪距观测值进行修
正，具体如下：
[0034]获取多普勒观测值和原始伪距观测值；
[0035]构建顾及Doppler的平滑伪距观测值表达式：
[0036][0037]其中，ω为平滑因子；λ为载波波长；P为原始伪距观测值，为平滑伪距观测值，单位为米，下标为历元标识；D为多普勒观测值，k是平滑窗口，dt为Doppler观测值积分区间[t
k
‑1,t
k
]；
[0038]向所述平滑伪距观测值表达式中引入权重因子η调整原始伪距观测值与平滑伪距观测值的权重，则修正伪距为：
[0039][0040]其中，η为权重因子；
[0041]定位模块基于所述修正伪距观测值进行单点定位计算，得到地面接收机的空间三维坐标值，即地面接收机的单点定位值。
[0042]为解决上述技术问题，本专利技术还提出一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本专利技术所述顾及Doppler的北斗修正伪距单点定位方法的步骤。
[0043]本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本专利技术所述顾及Doppler的北斗修正伪距单点定位方法的步骤。
[0044]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：充分发挥独立观测值Doppler的作用，削弱北斗原始伪距观测值的误差，修正伪距观测值的精度，权重因子的取值取决于卫星高度角、平滑窗口k和采样间隔T；当卫星高度角与平滑窗口k确定后，权重因子的大小主要由采样间隔T决定，即采样间隔T越大，τ值越大，权重因子η越小，平滑伪距的权重越小，原始观测值P
κ
的权重越大，该趋势符合权重因子的最初设定，即抑制Doppler积分累计误差的影响，由于采样间隔一般不超过30秒，故权重因子η不会无限接近于0，即平滑伪距总能发挥修正作用保证北斗伪距单点定位的精度与可靠性，由于修正后的伪距观测值精度优于原始伪距观测值，基于修正伪距进行单点定位的坐标精度优于原始伪距单点定位，为北斗伪距单点定位技术的推广应用奠定基础。
附图说明
[0045]图1a是原始伪距噪声水平随采样间隔变化图，图中，不同颜色(蓝、绿、红)分别对应代表北斗B1、B2和B3频点观测值。
[0046]图1b是平滑伪距噪声水平随采样间隔变化图，图中，不同颜色(蓝、绿、红)分别对应代表北斗B1、B2和B3频点观测值。
[0047]图1c是修正伪距噪声水平随采样间隔变化图，图中，不同颜色(蓝、绿、红)分别对应代表北斗B1、B2和B3频点观测值。
具体实施方式
[0048]在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
[0049]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述，获取多普勒观测值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种顾及Doppler的北斗修正伪距单点定位方法，其特征在于，具体包括以下步骤：获取多普勒观测值和原始伪距观测值；构建顾及Doppler的平滑伪距观测值表达式：其中，ω为平滑因子；λ为载波波长；P为原始伪距观测值，为平滑伪距观测值，单位为米，下标为历元标识；D为多普勒观测值，k是平滑窗口，dt为Doppler观测值积分区间[t
k
‑1，t
k
]；向所述平滑伪距观测值表达式中引入权重因子η调整原始伪距观测值与平滑伪距观测值的权重，则修正伪距为：其中，η为权重因子；基于所述修正伪距观测值进行单点定位计算，得到地面接收机的空间三维坐标值，即地面接收机的单点定位值。2.根据权利要求1所述的顾及Doppler的北斗修正伪距单点定位方法，其特征在于，将平滑伪距观测值表达式中的平滑因子设定为平滑窗口的倒数ω＝1/k，则平滑伪距观测值的表达式为：其中T＝t
k
‑
t
k
‑1，表示采样间隔。3.根据权利要求1所述的顾及Doppler的北斗修正伪距单点定位方法，其特征在于，将卫星高度角的影响引入平滑伪距观测值表达式中，平滑伪距观测值表达式为：其中，θ为卫星高度角。4.根据权利要求1所述的顾及Doppler的北斗修正伪距单点定位方法，其特征在于，平滑伪距的方差为：其中，为原始伪距观测值噪声；为Doppler观测值噪声；采样间隔决定平滑伪距的方差值，平滑窗口大小及原始伪距与Doppler的噪声水平；随着平滑窗口的增大，平滑伪距的方差值降低；获取最优平滑窗口值，F1对k求导：对k求导：是一个关于k的三次方程，即k取值有3个，包括1个实数解与2个共轭复数解；平滑窗口值应为有效的正整数，对1实数解进行四舍五入取整，则参与平滑的历...

【专利技术属性】
技术研发人员：高晓，库新勃，张海龙，孟宁，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：