本发明专利技术公开了一种基于非同步差分定位技术的组合导航定位方法、装置及系统，其中方法包括：采用非同步RTK技术，基于用户端当前时刻接收的观测数据与基准站历史时刻接收的观测数据进行双差处理，得到双差观测值；根据接收的INS数据计算得到用户端INS导航定位结果及基于非同步的预测双差距离；根据双差观测值和预测双差距离计算得到新息，并进行卡尔曼滤波估计，对用户端INS导航定位结果进行补偿得到用户端非同步RTK与INS组合导航定位结果。采用非同步差分定位技术避免了数据链传输时延带来的同步差分不准确问题；反复利用历史时刻数据可实现频率更高的差分结果输出。能持续稳定输出精度更高、频率更高的组合导航定位结果。频率更高的组合导航定位结果。频率更高的组合导航定位结果。
【技术实现步骤摘要】
基于非同步差分定位技术的组合导航定位方法、装置及系统
[0001]本专利技术涉及导航定位
，尤其涉及一种基于非同步差分定位技术的组合导航定位方法、装置及系统。
技术介绍
[0002]随着自动驾驶技术以及城市环境中先进车辆控制和安全系统的快速发展，交通行业对导航精度、连续性和可用性的要求越来越高。载波相位差分技术(Real
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time kinematic，RTK)是一种利用全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)信号的双差分载波相位测量数据进行精确定位的技术，其采用的双差技术可以去除在空间和时间上高度相关的误差项，在观测条件良好的情况下能够实现厘米级定位精度。但卫星信号在城区和峡谷地区容易受到干扰甚至中断，导致定位不准确甚至失效。因此，陆地车辆通常采用RTK/INS组合导航的方式应对上述问题，如公开号为CN114966792A的中国专利公开了一种GNSS+RTK与INS紧组合导航定位方法、装置和系统。得益于惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)自主性强、不受天气限制、没有无线电干扰的特点，RTK/INS组合导航系统在卫星信号质量不佳的情况下依然能够输出误差在一定范围内的导航定位结果。
[0003]但是，传统RTK系统中广泛采用同步差分技术，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给用户(移动站)。用户通过数据链接收来自基准站数据的同时，还要采集GNSS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果。这种传统的同步差分技术要求用户能够实时获取同一时刻来自卫星和基准站的数据，但来自基准站接收机的数据需要通过无线数据链设备传输给用户，这就不可避免地带来数据链传输时延(Data Link Transmission Time Delays，DLTTD)问题，无法满足传统RTK的“同步”要求，从而给传统RTK的载波相位差分带来一定误差，影响定位准确性。同时，同步差分技术更新频率低，会导致RTK/INS组合导航量测更新频率较低，进而影响组合导航的精度和可靠性。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术中的不足之处，本专利技术提供了一种基于非同步差分定位技术的组合导航定位方法、装置及系统，采用非同步RTK技术与INS组合进行导航定位，能够解决现有的同步RTK技术由于数据链传输时延(DLTTD)造成的定位解算误差以及导航结果输出频率低的问题，并且能够在一定程度上提高RTK/INS组合导航定位精度。
[0005]第一方面，提供了一种基于非同步差分定位技术的组合导航定位方法，包括：
[0006]S1：采用非同步RTK技术，基于用户端当前时刻接收的观测数据与基准站历史时刻接收的观测数据进行双差处理，得到双差观测值；
[0007]S2：根据接收的INS数据计算得到基于非同步的预测双差距离及用户端INS导航定位结果；
[0008]S3：根据双差观测值和预测双差距离计算得到新息，并进行卡尔曼滤波估计，对用户端INS导航定位结果进行补偿得到用户端非同步RTK与INS组合导航定位结果。
[0009]进一步地，所述步骤S1具体包括：
[0010]获取基准站历史时刻接收的对卫星i和卫星j的观测数据；
[0011]获取用户端当前时刻接收的对卫星i和卫星j的观测数据；
[0012]将用户端当前时刻接收的对卫星i的观测数据与基准站历史时刻接收的对卫星i的观测数据做差，得到对应卫星i的非同步站间单差观测值；将用户端当前时刻接收的对卫星j的观测数据与基准站历史时刻接收的对卫星j的观测数据做差，得到对应卫星j的非同步站间单差观测值；
[0013]将对应卫星i的非同步站间单差观测值与对应卫星j的非同步站间单差观测值做差得到非同步的双差观测值。
[0014]进一步地，所述双差观测值包括双差相位和双差伪距。
[0015]进一步地，所述步骤S2具体包括：
[0016]根据当前时刻接收的INS数据，解算得到用户端用户端INS导航定位结果；
[0017]计算当前时刻用户端分别与卫星i和卫星j的距离；
[0018]计算所述历史时刻基准站分别与卫星i和卫星j的距离；
[0019]将当前时刻用户端与卫星i的距离与所述历史时刻基准站与卫星i的距离做差，得到对应卫星i的非同步预测站间单差值；将当前时刻用户端与卫星j的距离与所述历史时刻基准站与卫星j的距离做差，得到对应卫星j的非同步预测站间单差值；
[0020]将对应卫星i的非同步预测站间单差值与对应卫星j的非同步预测站间单差值做差，根据计算的差值得到基于非同步的预测双差距离。
[0021]进一步地，所述基于非同步的预测双差距离表示如下：
[0022][0023]其中，表示对应卫星i的非同步预测站间单差值与对应卫星j的非同步预测站间单差值做差的差值，t0表示历史时刻，t1表示当前时刻；和分别表示用户端到卫星i和卫星j的单位矢量；表示地心地固坐标系下位置误差向量。
[0024]进一步地，所述步骤S3具体包括：
[0025]根据双差观测值和预测双差距离计算得到新息；
[0026]根据新息进行卡尔曼滤波估计，根据估计结果对用户端INS导航定位结果进行补偿，得到用户端非同步RTK与INS组合导航定位结果。
[0027]进一步地，所述新息表示如下：
[0028][0029]其中，表示预测双差距离，分别表示双差观测值中的双差伪距和双差相位。
[0030]所述卡尔曼滤波状态向量表示如下：
[0031][0032]其中，δ为一个表示误差状态的符号，δr，δv和ψ分别表示位置、速度和姿态误差，b
g
和b
a
分别表示陀螺仪和加速度计的零偏误差，s
g
和s
a
分别表示陀螺仪和加速度计的比例因子误差，表示双差模糊度。
[0033]第二方面，提供了一种基于非同步差分定位技术的组合导航定位装置，包括：
[0034]双差观测值获取模块，用于采用非同步RTK技术，基于用户端当前时刻接收的观测数据与基准站历史时刻接收的观测数据进行双差处理，得到双差观测值；
[0035]预测双差距离获取模块，用于根据接收的INS数据计算得到基于非同步的预测双差距离及用户端INS导航定位结果；
[0036]组合导航模块，用于根据双差观测值和预测双差距离计算得到新息，并进行卡尔曼滤波估计，对用户端INS导航定位结果进行补偿得到用户端非同步RTK与INS组合导航定位结果。
[0037]进一步地，所述双差观测值获取模块被配置为执行如下步骤：
[0038]获取基准站历史时刻接收的对卫星i和卫星j的观测数据；
[0039]获取用户端当前时刻接收的对卫星i和卫星j的观测数据；
[0040]将用户端当前时刻接收的对卫星i的观测数据与基准站历史本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于非同步差分定位技术的组合导航定位方法，其特征在于，包括：S1：采用非同步RTK技术，基于用户端当前时刻接收的观测数据与基准站历史时刻接收的观测数据进行双差处理，得到双差观测值；S2：根据接收的INS数据计算得到用户端INS导航定位结果及基于非同步的预测双差距离；S3：根据双差观测值和预测双差距离计算得到新息，并进行卡尔曼滤波估计，对用户端INS导航定位结果进行补偿得到用户端非同步RTK与INS组合导航定位结果。2.根据权利要求1所述的基于非同步差分定位技术的组合导航定位方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：获取基准站历史时刻接收的对卫星i和卫星j的观测数据；获取用户端当前时刻接收的对卫星i和卫星j的观测数据；将用户端当前时刻接收的对卫星i的观测数据与基准站历史时刻接收的对卫星i的观测数据做差，得到对应卫星i的非同步站间单差观测值；将用户端当前时刻接收的对卫星j的观测数据与基准站历史时刻接收的对卫星j的观测数据做差，得到对应卫星j的非同步站间单差观测值；将对应卫星i的非同步站间单差观测值与对应卫星j的非同步站间单差观测值做差得到非同步的双差观测值。3.根据权利要求1所述的基于非同步差分定位技术的组合导航定位方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：根据当前时刻接收的INS数据，解算得到用户端用户端INS导航定位结果；计算当前时刻用户端分别与卫星i和卫星j的距离；计算所述历史时刻基准站分别与卫星i和卫星j的距离；将当前时刻用户端与卫星i的距离与所述历史时刻基准站与卫星i的距离做差，得到对应卫星i的非同步预测站间单差值；将当前时刻用户端与卫星j的距离与所述历史时刻基准站与卫星j的距离做差，得到对应卫星j的非同步预测站间单差值；将对应卫星i的非同步预测站间单差值与对应卫星j的非同步预测站间单差值做差，根据计算的差值得到基于非同步的预测双差距离。4.根据权利要求1所述的基于非同步差分定位技术的组合导航定位方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：根据双差观测值和预测双差距离计算得到新息；根据新息进行卡尔曼滤波估计，根据估计结果对用户端INS导航定位结果进行补偿，得到用户端非同步RTK与INS组合导航定位结果。5.根据权利要求4所述的基于非同步差分定位技术的组合导航定位方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波状态向量表示如下：其中，δ为一个表示误差状态的符号，δr，δv和ψ分别表示位置、速度和姿态的误差，δb
g
和δb
a
分别表示陀螺仪和加速度计的零偏误差，δs
g
和δs
a
分别表示陀螺仪和加速度计的比例因子误差，表示双差模糊度。
6.一种基于非同步差...
【专利技术属性】
技术研发人员：边有钢，曹世鹏，王广才，秦晓辉，徐彪，秦洪懋，秦兆博，谢国涛，胡满江，王晓伟，丁荣军，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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