【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于模糊度域的搜索clambda多天线gnss模糊度固定方法。
技术介绍
1、低成本导航定姿定位服务将越来越多地在各个行业内作为进一步推动行业突破的基础发挥重要作用，针对低成本多天线gnss定姿系统的解算方法具有十分重要的意义和价值。
2、gnss姿态解算最关键的问题即为如何快速、准确地进行模糊度的固定。陆地车辆应用往往面临着复杂环境造成的大量载波相位失锁以及不可估计的多路径误差问题。为解决载波观测值的周跳问题，陆地车辆的姿态解算往往采用单历元进行，低成本接收机的应用将使得gnss观测值受多路径影响严重，模糊度成功率很低。因而需要寻找新的方法来解决模糊度固定的问题。
3、对于陆地车辆的运动，单基线仅能确定两个姿态角，而另一自由度方向上的姿态信息则需要一条额外的基线向量作为补充。对于多天线模糊度解算，目前较为常用的有将约束信息纳入模糊度目标函数的clambda方法、多基线时考虑完整几何条件的mc-lambda方法、基于坐标域/姿态域/模糊度域等搜索的方法，其中，最为经典的为模糊度函数法(ambiguity function method，afm)以及基于姿态域搜索并直接取整固定的模糊度函数法等。然而，现有关于姿态解算的相关方法多是在单gps系统下进行，且很多实验使用了圆盘天线甚至测量型接收机，并且缺少在复杂环境下的性能分析，这在低成本的车辆应用中是缺乏说服力的。
4、对于低成本接收机，其伪距与载波观测值质量通常并不稳定，这种不稳定往往体现在：更少的观测频率、更大的观测值噪声以及
5、因此，开发一种能提升低成本车辆定姿的适用性、使低成本车辆适用于城市遮挡环境及多路径环境的多天线gnss模糊度固定方法很有必要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了提供一种基于模糊度域的搜索clambda多天线gnss模糊度固定方法，为一种顾及单基线固定时仅存在单一自由度姿态角的情形的基于模糊度域搜索的clambda方法，该方法对卫星数量、卫星几何构型、环境多路径等信息不敏感，显著提高模糊度固定成功率与搜索效率，能快速、准确地进行模糊度的固定，提升低成本车辆定姿的适用性、使低成本车辆适用于城市遮挡环境及多路径环境；解决了现有低成本多天线gnss在复杂环境(如，城市遮挡环境、多路径环境)下模糊度固定困难的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种基于模糊度域的搜索clambda多天线gnss模糊度固定方法，其特征在于：包括如下步骤，
3、步骤一：多天线模型构建；
4、步骤二：搜索函数构建；
5、步骤三：搜索误差方程构建；
6、步骤四：固定解残差构建；
7、步骤五：模糊度优化；
8、步骤六：异常值控制。
9、在上述技术方案中，在步骤一中，多天线模型构建，具体包括：
10、三天线情况下，以基线2固定失败为例：当基线1正常固定基线2不能固定，或是两基线固定后发现基线2固定有误时，即可采取本专利技术提出的模糊度固定方法；
11、给定基线坐标：
12、
13、
14、
15、
16、其中：为基线1在当地导航坐标系中的固定解向量，为基线2的浮点解基线向量，与为两基线在载体坐标系中的坐标，e1、n1、u1、e2、n2、u2为基线向量东北天投影方向坐标，l1、l2与ɑ分别为两基线向量长度和夹角，该坐标通过静态gnss连续观测得到，为已知值。
17、在上述技术方案中，在步骤二中，搜索函数构建，具体包括：
18、根据基线向量直接反算可以计算得到偏航角yaw和俯仰角pitch的固定解以及横滚角roll的浮点解，因此欧拉角其中和为固定解航向角和俯仰角，为估计横滚角初值；至此，可以得到三个载体姿态参数中的其中两个，仅仅在横滚角方向存在一个自由度，此时另一基线的解位于该自由度方向上的某个点，其搜索方式为
19、在给出一定的roll搜索区间后，采用如下的方法进行搜索：
20、
21、其中：η为搜索角度步长。
22、在上述技术方案中，在步骤三中，搜索误差方程构建，具体包括：
23、对于搜索区间内任一取值其中，e(k)表示第k次搜索的横滚角；有对应的方向余弦矩阵则：
24、
25、其中：为第k次搜索横滚角对应的基线向量，将带入gnss观测方程，则基于的观测方程可以表示为：
26、
27、其中，为双差载波相位观测值，为模糊度浮点解，为根据重新展开的构造矩阵，为残差项，所有的上标2代表对应的矩阵第二条基线的部分。
28、在上述技术方案中，在步骤四中，固定解残差构建，具体包括：
29、得到的唯一解，的误差与同分布；给定构造矩阵以及基线向量真实值与有：
30、
31、其中，表示载波双差的协方差矩阵；
32、即若第k次搜索的横滚角的固定解接近真实值γ，则可认为为正态分布，因而模糊度误差也为正态分布，根据协方差传播率得到其方差项：
33、
34、在上述技术方案中，在步骤五中，模糊度优化，具体包括：
35、由于先验信息γk本身误差可认为是0均值的正态分布的噪声，因而将先验姿态角作为虚拟观测直接纳入目标函数，得：
36、
37、其中，
38、
39、其中：某一次搜索的横滚角(即估计得到的横滚角初值)即为先验姿态角信息，σγ为先验姿态角标准差，σl为先验基线长标准差，为姿态角固定解根据每次搜索的模糊度子集决定的(每次搜索得到姿态角对应的旋转矩阵)决定；为模糊度浮点解；n为模糊度真值；h表示函数；b表示基线向量真值；表示基线向量估值、l表示已知基线长，表示为估计模糊度协方差；
40、根据步骤三提及的姿态角搜索方式，即可搜索横滚角，并最终全局最小化得到最优解；
41、为减小搜索范围，提高搜索策略，给出目标函数：
42、
43、
44、
45、
46、其中：f1(n)、f2(n)分别为clambda单基线、clambda-a单基线模糊度目标函数，表示为搜索空间ω1、ω2分别为：
47、
48、
49、
50、
51、其中：χ、χ1、χ2、χi、χm表示对应模糊度度子集空间的阈值；
52、以ω0表示基于lambda算法的模糊度子集空间，三者之间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于模糊度域的搜索CLAMBDA多天线GNSS模糊度固定方法，其特征在于：包括如下步骤，
2.根据权利要求1所述的基于模糊度域的搜索CLAMBDA多天线GNSS模糊度固定方法，其特征在于：在步骤一中，多天线模型构建，具体包括：
3.根据权利要求1或2所述的基于模糊度域的搜索CLAMBDA多天线GNSS模糊度固定方法，其特征在于：在步骤二中，搜索函数构建，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于模糊度域的搜索CLAMBDA多天线GNSS模糊度固定方法，其特征在于：在步骤三中，搜索误差方程构建，具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于模糊度域的搜索CLAMBDA多天线GNSS模糊度固定方法，其特征在于：在步骤四中，固定解残差构建，具体包括：
6.根据权利要求5所述的基于模糊度域的搜索CLAMBDA多天线GNSS模糊度固定方法，其特征在于：在步骤五中，模糊度优化，具体包括：
7.根据权利要求6所述的基于模糊度域的搜索CLAMBDA多天线GNSS模糊度固定方法，其特征在于：在步骤六中，异常值控制，具体包括：<...
【技术特征摘要】
1.一种基于模糊度域的搜索clambda多天线gnss模糊度固定方法，其特征在于：包括如下步骤，
2.根据权利要求1所述的基于模糊度域的搜索clambda多天线gnss模糊度固定方法，其特征在于：在步骤一中，多天线模型构建，具体包括：
3.根据权利要求1或2所述的基于模糊度域的搜索clambda多天线gnss模糊度固定方法，其特征在于：在步骤二中，搜索函数构建，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于模糊度域的搜索clambda多天线gnss模糊度固定方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫哲，房宋，郭子槐，孟哲，高涵科，赵奕澎，赵胤植，
申请(专利权)人：武汉鸣谷导航有限公司，
类型：发明
国别省市：
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