一种全系统RTK快速选星方法技术方案

本发明专利技术提供了一种全系统RTK快速选星方法，根据可见卫星的仰角和方位角以，依次剔除残差超过设定阈值的卫星、单频卫星和仰角不符合要求的卫星，直至解算卫星数等于设定的解算卫星，实现了从可见卫星中按设定策略快速选择观测质量好的部分卫星参与RTK定位解算的功能。本发明专利技术结合定位后的残差，提高了首次固定时间和固定后的精度。本发明专利技术用于GNSS卫星导航接收机，在保证定位精度的同时有利于快速固定模糊度，并且能够根据硬件资源灵活调整解算卫星数；相对传统选星降低了运算量，有利于实时全系统RTK解算。全系统RTK解算。全系统RTK解算。

【技术实现步骤摘要】
一种全系统RTK快速选星方法


[0001]本专利技术属于接收机导航
，具体涉及一种全系统RTK快速选星方法。

技术介绍

[0002]随着北斗三代全面组网完成，单北斗全天最大可观测卫星数就可能超过25颗，加上GPS、GLONASS以及伽利略全天最大可见卫星超过40颗。天空中卫星越来越多，这样也给卫星导航在城市峡谷等恶劣带来了机遇，但对于开阔环境，将全系统所有卫星都参与RTK解算可能会导致所花费超过1s的情况。因此如何在保证高精度的同时，尽可能减少运算量变成了工程应用必须考虑的问题。
[0003]针对目前实际应用嵌入式系统CPU资源有限，如果将接收机所有观测卫星全部参与RTK解算，每增加一颗卫星，观测矩阵维度就增加了2*NF纬，NF为卫星频点数，严重增加了CPU负荷。此外当卫星数达到一定时，随着卫星数的增加对定位精度的影响越来越小。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种全系统RTK快速选星方法，用于从可见卫星中选择部分卫星参与解算。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种全系统RTK快速选星方法，包括以下步骤：
[0006]S1：接收机定位并计算参与单点定位的卫星的伪距残差，剔除残差超过设定阈值的卫星；
[0007]S2：计算卫星的仰角和方位角，统计仰角大于60
°
的卫星数和仰角小于60
°
的卫星数，标计各个系统的仰角最高和仰角次高的卫星；若卫星数大于设定卫星数则开始选星，统计单频卫星数和多频卫星数，若存在单频卫星，则优先剔除低仰角的单频卫星；若剩余的卫星数依然大于设定卫星数则执行下一步骤；
[0008]S3：对各个系统中除开仰角最高和仰角次高的卫星的剩余卫星的方位角进行排序，记录排序后方位角对应的卫星号；将每两个相邻方位角做差并排序方位角差值，记录排序后方位角差值对应的卫星号；
[0009]S4：结合剩余卫星的仰角和观测量的完整性，从方位角最接近的两颗卫星里剔除一颗；
[0010]S5：判断剩余卫星的最大验后标准化残差是否连续N个历元大于阈值，否则参与解算；是则剔除该卫星M个历元，并从已剔除的卫星中选择一个仰角最高的卫星加入解算。
[0011]按上述方案，所述的步骤S1中，具体步骤为：
[0012]S11：设真空中光速为CLIGHT，第i颗卫星的伪距残差为v
i
，第i颗卫星的伪距为P，迭代收敛后第i颗卫星的位置到接收机的几何距离和接收机钟差分别为r和dtr，第i颗卫星的电离层延迟、对流层延迟、卫星钟差分别为ion、trop、dts；则定位后的伪距残差为：
[0013]v
i
＝P
i
‑
(r
i
+ion
i
+trop
i
+dtr
i
‑
CLIGHT
i
*dts
i
)；
[0014]S12：对比第i颗卫星定位后的伪距残差与设定阈值，若第i颗卫星定位后的伪距残差大于设定阈值，则将第i颗卫星的标志位置0，不参与后续解算；若第i颗卫星定位后的伪距残差小于等于设定阈值，则将第i颗卫星的标志位置1，参与后续解算。
[0015]按上述方案，所述的步骤S2中，具体步骤为：
[0016]S21：设接收机在地心地固坐标系中的观测矢量点P的坐标为(x,y,z)、卫星所在点S的坐标为(x
s
,y
s
,z
s
)，则从接收机到卫星的观测矢量为：
[0017][0018]设观测矢量点P在站心坐标系中表示为：
[0019][Δe,Δn,Δu]T
＝S
·
[Δx,Δy,Δz]T
，
[0020]设接收机位置经度为λ，接收机位置纬度为φ，则坐标变换矩阵S为：
[0021][0022]则卫星的仰角θ和方位角α分别为：
[0023][0024]α＝arctan(Δe/Δn)；
[0025]S22：设仰角大于60
°
以的卫星数为n1，仰角小于等于60
°
的卫星数为n2；卫星总数为n，设定卫星数为num，当n>num则开始选星；
[0026]S23：当n>num时，设需剔除的卫星数为n0，则n0＝n
‑
num；
[0027]设所有系统的最大卫星数的和为MAXSAT，多频卫星号对应的标志位为mulFrq[MAXSAT]，若卫星为多频卫星则置1，若卫星为单频卫星则置0；设单频卫星数为sigFrq，判断需剔除的卫星数n0与单频卫星数sigFrq的大小，若sigFrq大于等于n0则剔除n0个单频卫星，选星结束；若sigFrq小于n0，则剔除sigFrq个卫星，更新n0的取值为n0＝n0‑
sigFrq。
[0028]按上述方案，所述的步骤S3中，具体步骤为：
[0029]S31：设最大可见卫星数为MAXOBS，方位角数组为azls1[MAXOBS]，对应的卫星号数组为sats1[MAXOBS]；对azls1数组中的方位角进行排序的同时排序sats1数组里对应方位角的卫星号；
[0030]S32：将步骤S31排序后的azls1数组中每两个相邻元素做差，设方位角差值数组为azls2[MAXOBS]，对应的卫星号数组为sats2[MAXOBS]；对azls2数组中的方位角差值进行排序的同时排序sats2数组里对应方位角差值的卫星号。
[0031]进一步的，所述的步骤S4中，具体步骤为：
[0032]S41：计算n1与n2的比值k；
[0033]S42：若k小于1/3，设sats2数组中方位角差值最小的卫星号分别为sat1和sat2；分别判断sat1号卫星和sat2号卫星对应的mulFrq标志位是否为1，若sat1号卫星和sat2号卫
星都是多频卫星或都是单频卫星，则剔除仰角较低的卫星；若sat1号卫星和sat2号卫星中只有一个是单频卫星，则剔除单频卫星；
[0034]S43：若k大于1/3，分别判断sat1号卫星和sat2号卫星对应的mulFrq标志位是否为1，若sat1号卫星和sat2号卫星都是多频卫星或都是单频卫星，则剔除仰角较高的卫星；若sat1号卫星和sat2号卫星中只有一个是单频卫星，则剔除单频卫星；
[0035]S44：每剔除一颗卫星后更新n1与n2，从步骤S41循环直至剩余的卫星数等于设定卫星数。
[0036]按上述方案，所述的步骤S5中，计算最大化验后标准化残差的具体步骤为：设卫星的高度角为E，a和b为根据经验或拟合确定的待定系数，则观测量的权重σ为：
[0037]σ2＝a2+b2/sin2E，
[0038]设参数估计残差为v，则最大化验后标准化残差为：
[0039][0040]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全系统RTK快速选星方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：接收机定位并计算参与单点定位的卫星的伪距残差，剔除残差超过设定阈值的卫星；S2：计算卫星的仰角和方位角，统计仰角大于60
°
的卫星数和仰角小于60
°
的卫星数，标计各个系统的仰角最高和仰角次高的卫星；若卫星数大于设定卫星数则开始选星，统计单频卫星数和多频卫星数，若存在单频卫星，则优先剔除低仰角的单频卫星；若剩余的卫星数依然大于设定卫星数则执行下一步骤；S3：对各个系统中除开仰角最高和仰角次高的卫星的剩余卫星的方位角进行排序，记录排序后方位角对应的卫星号；将每两个相邻方位角做差并排序方位角差值，记录排序后方位角差值对应的卫星号；S4：结合剩余卫星的仰角和观测量的完整性，从方位角最接近的两颗卫星里剔除一颗；S5：判断剩余卫星的最大验后标准化残差是否连续N个历元大于阈值，否则参与解算；是则剔除该卫星M个历元，并从已剔除的卫星中选择一个仰角最高的卫星加入解算。2.根据权利要求1所述的一种全系统RTK快速选星方法，其特征在于：所述的步骤S1中，具体步骤为：S11：设真空中光速为CLIGHT，第i颗卫星的伪距残差为v
i
，第i颗卫星的伪距为P，迭代收敛后第i颗卫星的位置到接收机的几何距离和接收机钟差分别为r和dtr，第i颗卫星的电离层延迟、对流层延迟、卫星钟差分别为ion、trop、dts；则定位后的伪距残差为：v
i
＝P
i
‑
(r
i
+ion
i
+trop
i
+dtr
i
‑
CLIGHT
i
*dts
i
)；S12：对比第i颗卫星定位后的伪距残差与设定阈值，若第i颗卫星定位后的伪距残差大于设定阈值，则将第i颗卫星的标志位置0，不参与后续解算；若第i颗卫星定位后的伪距残差小于等于设定阈值，则将第i颗卫星的标志位置1，参与后续解算。3.根据权利要求1所述的一种全系统RTK快速选星方法，其特征在于：所述的步骤S2中，具体步骤为：S21：设接收机在地心地固坐标系中的观测矢量点P的坐标为(x,y,z)、卫星所在点S的坐标为(x
s
,y
s
,z
s
)，则从接收机到卫星的观测矢量为：设观测矢量点P在站心坐标系中表示为：[Δe,Δn,Δu]
T
＝S
·
[Δx,Δy,Δz]
T
，设接收机位置经度为λ，接收机位置纬度为φ，则坐标变换矩阵S为：则卫星的仰角θ和方位角α分别为：
α＝arctan(Δe/Δn)；S22：设仰角大于60
°
以的卫星数为n1，仰角小于等于60<...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷正强，郑璐，王靖，
申请(专利权)人：武汉导航与位置服务工业技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：