一种应用于洪水环境下的北斗精密单点定位方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于洪水环境下的北斗精密单点定位方法，包括如下步骤：S1、采集洪水环境下的北斗卫星原始观测值；S2、基于时空双域策略的多路径校正算法消除伪距多路径误差影响；S3、采用基于信噪比约束的自适应阈值周跳探测与修复算法消除周跳影响；S4、基于信噪比加权的随机模型对观测值进行加权，提高定位精度；S5、采用卫星类型加权策略算法，消除北斗卫星轨道类型不同的影响；S6、采用频率加权策略消除北斗卫星不同频率信号质量差异的影响；S7、北斗精密单点定位算法解算位置，将结果保存并输出。该方法能够有效克服因洪水导致的伪距多路径误差大、周跳误探率高、定位精度下降等问题，减小伪距多路径误差，提高伪距观测值精度。值精度。值精度。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于洪水环境下的北斗精密单点定位方法


[0001]本专利技术涉及全球卫星导航定位
，具体指一种应用于洪水环境下的北斗精密单点定位方法。

技术介绍

[0002]当前，基于北斗导航卫星系统的精密单点定位的常规算法主要是应用于普通观测环境下。普通观测环境下观测条件良好，信号质量好，相应的定位算法较成熟。然而，当处于洪水这种复杂环境下时，由于洪水会导致周围环境的改变，信号质量会显著下降，会导致现有相关算法不再适用，最终导致定位精度和定位速度严重下降。首先，洪水表面的反射率和折射率远高于干燥土地的反射率和折射率，因此洪水环境下会引起明显的多路径误差，特别是伪距多路径误差会显著增加，而这会影响伪距观测值的精度，会导致现有定位算法解算速度变慢以及精度下降等问题。其次，多路径误差导致的伪距观测值精度降低，进而会引起周跳误探率增大、小周跳难以修复等问题，导致现有周跳探测与修复算法失效，载波相位观测值误差增大，定位精度和定位速度下降。因此，需要研究相应的周跳探测与修复算法，满足洪水环境下的周跳探测与修复。最后，洪水环境下信号质量和高度角的相关性远低于和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于洪水环境下的北斗精密单点定位方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、采集洪水环境下的北斗卫星原始观测值，所述原始观测值包括原始信噪比观测值、原始伪距观测值、原始载波相位观测值，并计算相应高度角和方位角；S2、基于时空双域策略的多路径校正算法消除伪距多路径误差影响；S2
‑
1、原始数据预处理利用伪距和载波相位原始观测值生成码相位组合观测值，表达式如下：式中，CM表示单频伪距码相位组合观测值，P为原始伪距观测值，为原始载波相位观测值，单位为周，为频率波长；采用信噪比约束策略对单频码相位组合观测值进行平滑，消除固定偏差量，算法表示如下：式中，CM
o
‑
c
表示消除固定偏差量后的单频伪距码相位组合观测值，该观测值中仅包含单频伪距多路径误差和噪声，CM
i
表示原始单频伪距码相位组合观测值，i表示变量序号，SNR表示相应历元的信噪比，表示信噪比约束的平滑方法；采用基于信噪比约束的高斯滤波算法消除随机噪声影响，提取高精度的伪距多路径误差，通过一维信噪比约束高斯滤波函数进行去噪，具体表示为：式中，G(x)为高斯内核函数，高斯函数的宽度由τ决定，τ可由信噪比的标准差来计算得到，作为高斯函数的分布参数，e和π分别为自然常数，Std(
˙
)表示计算标准差，SNR表示信噪比，具体去噪过程表示为：假设待处理的含有伪距多路径误差和噪声的信号表示为CM
o_c
(x),滤波后仅包含伪距多路径误差的信号表示为CM
m
，计算过程表示如下：式中，x代表原始信噪比观测值的序列号，G(x)是高斯函数，符号表示卷积运算；S2
‑
2、将步骤S2
‑
1计算得到的伪距多路径误差CM
m
按照北斗卫星号、卫星频率，高度角和方位角信息进行存储，通过数据库的形式存放到本地电脑中；S2
‑
3、采用基于时空双域策略的多路径校正算法对观测日的伪距多路径误差进行校正；S3、采用基于信噪比约束的自适应阈值周跳探测与修复算法消除周跳影响；S4、基于信噪比加权的随机模型对观测值进行加权，提高定位精度；S5、采用卫星类型加权策略算法，消除北斗卫星轨道类型不同的影响；S6、采用频率加权策略消除北斗卫星不同频率信号质量差异的影响；S7、北斗精密单点定位算法解算位置，将结果保存并输出。
2.根据权利要求1所述的应用于洪水环境下的北斗精密单点定位方法，其特征在于，所述步骤S2
‑
3中，伪距多路径误差校正的方法如下：S2
‑3‑
1、计算伪距多路径校正需要的空域和时域信息，便于后续进行伪距多路径校正，所述空域信息主要指卫星的高度角和方位角信息，可在数据接收时直接算出，属于领域常识，所述时域信息主要是指卫星轨道重复周期偏差，可通过广播星历和开普勒第三准则计算得到；S2
‑3‑
2、利用空域策略对北斗IGSO和MEO卫星进行伪距多路径校正，所述空域策略即利用观测日的待校正卫星的高度角和方位角信息在建立的伪距多路径误差数据库中进行搜索，获取数据库中的伪距多路径误差的参考值，然后将该值从原始伪距观测值中减去，表示为：式中，P
o
为原始伪距观测值，CM
m
为数据库中提取的伪距多路径误差的参考值，P
o
‑
m
为经过伪距多路径误差校正后的精确的伪距观测值；S2
‑3‑
3、利用时域策略对北斗GEO卫星进行伪距多路径校正，所述时域策略即利用卫星轨道重复周期偏差对北斗GEO卫星进行伪距多路径误差校正，然后利用卫星轨道重复周期偏差搜索数据库中相应的伪距多路径误差参考值，表示为：式中，T
s
是卫星轨道重复周期偏差，X
T
为原始观测值历元间间隔，X即为搜索到的对应历元，利用该值从建立好的数据库中提取对应的CM
m
值即可，然后将该值从原始伪距观测值中减去，经过上述伪距多路径校正方法处理后，可以得到精确的伪距观测值。3.根据权利要求2所述的应用于洪水环境下的北斗精密单点定位方法，其特征在于，所述步骤S2
‑3‑
1中，获取卫星轨道重复周期偏差的计算方法如下：其中，n是观测时刻卫星的平均角速度，是地球重力常数，其G是万有引力常数，M是地球总质量，a是椭圆轨道的长半径，Δn是卫星的摄动参数，T表示卫星重复周期，一旦卫星重复周期确定，则搜索的时域值可通过下式得到：其中，86400是以秒为单位的一个太阳日，T
s
是时域卫星轨道重复周期偏差。4.根据权利要求2所述的应用于洪水环境下的北斗精密单点定位方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下子步骤：S3
‑
1、通过校正后的伪距观测值与原始载波相位观测值再次组合成码相位观测值，具体表示为：
式中，CM
o
‑
m
表示经过伪距多路径校正后得到的单频伪距码相位组合观测值，P
o
‑
m
表示经过伪距多路径校正后的伪距观测值，为原始载波相位观测值，为频率波长，同样，通过步骤S2
‑
1对去除多路径误差后的码相组位合观测值进行平滑，消除固定偏差分量以及消除随机噪声影响，提取高精度的码相位组合残差，通过对残差进行历元间求差，得到精...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏明坤，杨艳茜，乔磊，仇兆炀，张欢，孙闽红，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：