【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于卫星导航，特别涉及一种非视距传输环境下基于核密度估计的gnss鲁棒定位方法。
技术介绍
1、全球卫星导航系统(global navigation satellite system,gnss)可为全球用户提供高精度且实时的位置信息，因此在军事和民用领域中都有着广泛应用。伪距定位是最常见的定位方式，gnss接收机通过测量其与卫星之间的伪距，并利用这些伪距进一步解算出接收机位置信息，常用的导航解算方法有最小二乘(least square,ls)法和卡尔曼滤波方法。gnss接收机在良好的工作环境下能获取高精度的定位解，然而在如城市、峡谷等复杂环境下，信号在卫星和用户接收机间的视距传输(line-of-sight,los)路径被遮挡或反射，因此不可避免地存在非视距传输(none-line-of-sight,nlos)现象。nlos会导致伪距测量出现偏差，进而严重影响接收机的定位解。
2、针对复杂环境下降低nlos影响提高定位精度的问题已有大量的研究成果，其中加权最小二乘定位解算方法是一类被广泛研究和应用的方法，其核心思想是根据伪距观测量的质量对其在定位解算中的作用进行加权，以降低受nlos影响的观测量在定位解算中的作用。常用的加权模型主要包括基于卫星仰角、载噪比(carrier to noise ratio，c/n0)和联合载噪比与卫星仰角的加权模型。基于加权最小二乘的定位方法能在一定程度上缓解nlos引起的定位误差，然而上述信号质量权值并不能完全反映接收信号的实际情况，如低高度角、载噪比信号并非一定对应nlos
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种非视距传输环境下基于核密度估计的gnss鲁棒定位方法，可以减小卫星信号进行非视距传输时导致的定位误差，提高卫星导航定位的准确度。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供的非视距环境下基于核密度估计的gnss鲁棒定位方法包括按顺序进行的下列步骤：
3、1)计算所有可见卫星在当前定位时刻校正后的伪距观测量；
4、2)根据上述伪距观测量，利用最小二乘法计算当前定位时刻在第k次迭代的伪距误差向量；
5、3)利用核密度函数估计上述第k次迭代的伪距误差向量的概率密度函数及其导函数；
6、4)利用上述第k次迭代的伪距误差向量的概率密度函数及其导函数估计出非视距传输环境下鲁棒导航解算的代价函数；
7、5)利用上述估计的代价函数修正第k次迭代解算出的接收机坐标变化量，得到更新后的导航定位解；
8、6)判断上述更新后的导航定位解的收敛性，如判断结果为是，直接输出当前定位时刻的接收机位置坐标和接收机钟差，否则返回步骤2)继续进行第k+1次迭代解算。
9、在步骤1)中，所述计算所有可见卫星在当前定位时刻校正后的伪距观测量的方法是：
10、首先用信号接收时间tu(t)与信号发射时间ts(t-τ)之差乘以光速得到初始伪距观测量：
11、
12、其中，n表示第n颗可见卫星；c表示光速；信号接收时间tu(t)表示gnss时间t和超前gnss时间的接收机钟差δtu(t)之和tu(t)＝t+δtu(t)；信号发射时间ts(t-τ)表示gnss时间t-τ和超前gnss时间的卫星钟差δts(t-τ)之和ts(t-τ)＝t-τ+δts(t-τ)；τ表示gnss信号从可见卫星到接收机的实际传播时间，其中包括信号穿过可见卫星与接收机的几何距离所需的传播时间以及电离层延迟i(n)(t)和对流层延迟t(n)(t)；
13、将接收机钟差、卫星钟差、几何距离以及电离层延迟和对流层延迟带入式(1)，此时第n颗可见卫星的初始伪距观测量表达式为：
14、
15、其中，r(t-τ，t)表示时刻t-τ的可见卫星位置与时刻t的接收机位置之间的几何距离，表示未直接体现在式(2)中的误差总和；卫星钟差电离层延迟i(n)(t)和对流层延迟t(n)(t)可以从星历信息获取用以校正初始伪距观测量，校正后的伪距观测量表达式可以简写为：
16、
17、此时的接收机钟差δtu为长度量，第n颗可见卫星与接收机间的几何距离r(n)表示为：
18、
19、其中，x＝[x，y，z]t表示接收机位置坐标，x(n)＝[x(n)，y(n)，z(n)]t表示第n颗可见卫星位置坐标。
20、在步骤2)中，所述根据上述伪距观测量，利用最小二乘法计算当前定位时刻在第k次迭代的伪距误差向量的方法是：
21、首先构造伪距定位的线性方程组，gnss定位实际是求解以下非线性方程组：
22、
23、式(5)中的每个方程式都对应一颗可见卫星的校正后的伪距观测量，其中接收机位置坐标[x，y，z]t和接收机钟差δtu为要求解的未知量，n为参与定位的可见卫星数目；将式(5)的非线性定位方程组在[xk-1，δtu，k-1]t处进行一阶泰勒展开，得到如下所示的线性化矩阵方程：
24、g[δx，δy，az，δδtu]t＝b (6)
25、其中，[δx，δy，δz]t表示接收机在相邻两个观测时刻之间的位置坐标变化量，δδtu表示接收机钟差变化量，几何矩阵g表示为：
26、
27、其中，分别表示第n颗可见卫星的几何距离r(n)对x、y、z的一阶偏导函数在第k-1次迭代的取值；实际伪距残余向量b中的每个分量都表示校正后的伪距观测量减去接收机与相应可见卫星在k-1次迭代计算出的几何距离r(n)(xl-1)与接收机钟差δδtu，k-1之和：
28、
29、然后，利用最小二乘法求解式(6)，得到的最小二乘解表示为：
30、
31、其中，为求解的接收机位置坐标变化量估计值，为接收机钟差变化量估计值；然后，根据估计出的最小二乘解得到估计的伪距残余向量：
32、
33、最后，利用实际伪距残余向量与估计的伪距残余向量确定出伪距误差向量：
34、
35、在步骤3)中，所述利用核密度函数估计上述第k次迭代的伪距误差向量的概率密度函数及其导函数的方法是：
36、首先确定核密度估计所用的核函数，常用的核函数为高斯脉冲核函数，表达式为：
37、
38、核密度估计的数学表达式为：
39、
40、其中，vj为已知的第j个样本值；a为已知的样本个数；k为选定的高斯核函数；h为核函数的带宽即高斯核函数的标准差，f(v)为计算出的概率密度函数，v为计算概率密度函数时的自变量；
41、根据核密度估计原理估计的伪距误差向量的概率密度函数表示为：
42、
43、其中，为伪距误差向量中的第i个伪距误差值；核函数的带宽设为其中表示n个伪距误差值的中位数，为估计的伪距误差本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非视距环境下基于核密度估计的GNSS鲁棒定位方法，其特征在于：所述GNSS鲁棒定位方法包括按顺序进行的下列步骤：
2.根据权利要求1所述的非视距环境下基于核密度估计的GNSS鲁棒定位方法，其特征在于：在步骤1)中，所述计算所有可见卫星在当前定位时刻校正后的伪距观测量的方法是：
3.根据权利要求1所述的非视距环境下基于核密度估计的GNSS鲁棒定位方法，其特征在于：在步骤2)中，所述根据上述伪距观测量，利用最小二乘法计算当前定位时刻在第k次迭代的伪距误差向量的方法是：
4.根据权利要求1所述的非视距环境下基于核密度估计的GNSS鲁棒定位方法，其特征在于：在步骤3)中，所述利用核密度函数估计上述第k次迭代的伪距误差向量的概率密度函数及其导函数的方法是：
5.根据权利要求1所述的非视距环境下基于核密度估计的GNSS鲁棒定位方法，其特征在于：在步骤4)中，所述利用上述第k次迭代的伪距误差向量的概率密度函数及其导函数估计出非视距传输环境下鲁棒导航解算的代价函数的方法是：
6.根据权利要求1所述的非视距环境下基于核密度估计的G
7.根据权利要求1所述的非视距环境下基于核密度估计的GNSS鲁棒定位方法，其特征在于：在步骤6)中，所述)判断上述更新后的导航定位解的收敛性，如判断结果为是，直接输出当前定位时刻的接收机位置坐标和接收机钟差，否则返回步骤2)继续进行第k+1次迭代解算的方法是：
...【技术特征摘要】
1.一种非视距环境下基于核密度估计的gnss鲁棒定位方法，其特征在于：所述gnss鲁棒定位方法包括按顺序进行的下列步骤：
2.根据权利要求1所述的非视距环境下基于核密度估计的gnss鲁棒定位方法，其特征在于：在步骤1)中，所述计算所有可见卫星在当前定位时刻校正后的伪距观测量的方法是：
3.根据权利要求1所述的非视距环境下基于核密度估计的gnss鲁棒定位方法，其特征在于：在步骤2)中，所述根据上述伪距观测量，利用最小二乘法计算当前定位时刻在第k次迭代的伪距误差向量的方法是：
4.根据权利要求1所述的非视距环境下基于核密度估计的gnss鲁棒定位方法，其特征在于：在步骤3)中，所述利用核密度函数估计上述第k次迭代的伪距误差向量的概率密度函数及其导函数的方法是：
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