基于改进扩展卡尔曼滤波的GNSS单点动态定位方法技术

技术编号:8322421 阅读:429 留言:0更新日期:2013-02-13 22:00
本发明专利技术涉及一种基于改进扩展卡尔曼滤波的GNSS单点动态定位方法,属于卫星导航技术领域。本方法将GNSS接收机的位置速度、钟差与钟漂作为位置参数设为状态向量Xk,通过状态转移方程,由前一历元的状态向量推算当前历元状态向量的预测值;并通过观测方程进一步获取状态向量预测值的修正量;将预测值和修正量加权,获取状态向量的估计值。在基于扩展卡曼滤波定位过程中,本方法通过延迟对状态向量误差协方差矩阵的更新,使得在初始取状态向量的情况下,滤波估计值快速收敛在真值附近,并达到很高的定位测速精度;不需要保存每一步的计算数据,占用计算机内存资源少;适用于GNSS单点动态定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于改进扩展卡尔曼滤波的GNSS单点动态定位方法,属于卫星导航

技术介绍
GNSS单点动态定位由于只需要一台单频接收机,获取4颗或4颗以上可见卫星与接收机间的测码伪距和多普勒频移观测量,便可解算载体的位置、速度、钟差和钟漂等信息而广泛应用于各种车辆、船只的导航和监控、海上定位、野外勘测等领域。扩展卡尔曼滤波 (EKF)是在GNSS单点动态定位中除最小二乘(LS)外最常用的解算方法。卡尔曼滤波(KF)是卡尔曼于1960年提出的从与被提取信号有关的观测量中,通过算法估计出所需信号的一种滤波方法。这种方法将信号过程视为白噪声作用下的一个线性系统,利用高斯白噪声的统计特性,以系统的观测量为输入,以所需要的估计值(称为系统的状态向量)为输出,将输入和输出由时间更新和观测更新联系在一起,根据系统的状态转移方程和观测方程获取状态向量的最优估计值。KF的原理是将系统中需求解的所有参数设为一个状态向量;通过状态转移方程建立两个相邻历元的状态向量之间的关系,由前一历元的状态向量推算当前历元状态向量的预测值;通过观测方程建立当前历元状态向量与观测量之间的关系,从而获取一个状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于改进扩展卡尔曼滤波的GNSS单点动态定位方法,其特征在于:步骤1:在观测历元数k=1时,初始状态向量初始状态向量误差协方差矩阵P0=diag[1/εp?1/εv?1/εa?1/εp?1/εv?1/εa?1/εp?1/εv?1/εa?1/εt?1/εf];ECEF坐标系下,GNSS接收机的状态向量定义为:Xk=[xku,vkux,akux,yku,vkuy,akuy,zku,vkuz,akuz,cΔtku,cΔfku]其中,k为观测历元数,分别为ECEF坐标下GNSS接收机载体的三维位置、速度和加速度,和分别为接收机的钟差和钟漂;Xk的滤波估计为:X^k=[x^ku,...

【技术特征摘要】
1.基于改进扩展卡尔曼滤波的GNSS单点动态定位方法,其特征在于 步骤I :在观测历元数k = I时,初始状态向量為續,初始状态向量误差协方差矩阵P0=diag[I/ ε ρ I/ ε ν I/ ε a I/ ε ρ I/ ε ν I/ ε a I/ ε ρ I/ ε ν I/ ε a I/ ε t I/ ε f]; ECEF坐标系下,GNSS接收机的状态向量定义为 Vf ^J/ , JLX, Ji , JiV ^jn', JiZ,· Ji ^ / 'I xk = ^^ct k ^Zk^Vk,乂 ,CU卜C'fk J 其中,k为观测历元数,[OK],[#, ],[< ]分别为ECEF坐标下GNSS接收机载体的三维位置、速度和加速度,分别为接收机的钟差和钟漂; Xk的滤波估计尤.为 ν r ^// Λ //.rΛ a ^nvΛ// Λ//τ fIp:yw ·\Γ xk = 4,Λ,,cH,-7,4,ak,,c^fk ] ερ为载体与地心距离平方的倒数,εν为载体最大允许速度平方的倒数,%为载体最大允许加速度的倒数,ε t为接收机钟差与光速乘积平方的倒数,ef为接收机钟漂与光速乘积平方的倒数; 步骤2 :计算状态向量Xk的预测值=φ·-ι之丨H /,嗌 /,襤 /爲具 A /,私,A 7,γλ/^ ;f...

【专利技术属性】
技术研发人员:许承东宋丹张鹏飞
申请(专利权)人:北京理工大学
类型:发明
国别省市:

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