基于图模型的紧耦合定位方法、装置、设备、介质及产品与流程

本技术涉及联合导航，特别是涉及一种基于图模型的紧耦合定位方法、装置、设备、介质及产品。

背景技术：

1、在高精度定位领域，双天线全球导航卫星系统（global navigation satellitesystem，gnss）因可同时解算位置与姿态，成为自动驾驶、精密测绘等场景的核心技术。双天线与紧耦合结合作为当前主流融合方式，将双天线原始观测数据在底层联合优化，具备更高定位精度与抗干扰能力，却仍存在诸多技术缺陷，例如：传统紧耦合算法以卡尔曼滤波为状态估计框架，依赖马尔可夫假设递推，对多路径、卫星轨道等非线性误差适应性差，易产生状态估计偏差，影响模糊度固定准确性，难以满足高精度定位场景对稳定性与可靠性的实际需求。

技术实现思路

1、鉴于相关技术中的上述缺陷或不足，本技术的目的是提供一种基于图模型的紧耦合定位方法、装置、设备、介质及产品，可提高模糊度固定准确性，能够满足高精度定位场景对稳定性与可靠性的实际需求。

2、为实现上述目的，本技术提供了如下方案：

3、第一方面，本技术提供了一种基于图模型的紧耦合定位方法，包括：获取双天线全球导航卫星系统采集的原始观测数据；对所述原始观测数据进行预处理，得到标准观测数据；将所述标准观测数据输入预先构建的双天线紧耦合状态估计模型，所述预先构建的双天线紧耦合状态估计模型对所述标准观测数据进行底层紧耦合融合与状态初估计，得到状态节点的浮点初估计值；对所述浮点初估计值进行模糊度固定，并将固定后的模糊度整数解代入所述预先构建的双天线紧耦合状态估计模型重新迭代优化，得到状态节点的最优估计值。

4、可选地，所述原始观测数据包括双天线伪距观测值、双天线载波相位观测值、卫星星历数据、接收机钟差数据；所述对所述原始观测数据进行预处理，得到标准观测数据，包括：采用3σ准则对所述双天线伪距观测值、所述双天线载波相位观测值进行粗差检测，剔除超出预设倍数标准差的异常数据，得到初始双天线伪距数据与初始双天线载波相位数据；采用基于卫星高度角与信噪比的加权抑制方法对所述初始双天线伪距数据、所述初始双天线载波相位数据按卫星分配对应观测权重，得到加权双天线伪距数据和加权双天线载波相位数据；采用多项式拟合和载波相位差值法，对所述加权双天线载波相位数据进行周跳探测，并对探测到的周跳进行修复，得到修复双天线载波相位数据；将所述加权双天线伪距数据、所述修复双天线载波相位数据、所述卫星星历数据以及所述接收机钟差数据进行整合，得到所述标准观测数据。

5、可选地，所述将所述标准观测数据输入预先构建的双天线紧耦合状态估计模型，所述预先构建的双天线紧耦合状态估计模型对所述标准观测数据进行底层紧耦合融合与状态初估计，得到状态节点的浮点初估计值，包括：对所述预先构建的双天线紧耦合状态估计模型进行初始化；将所述标准观测数据输入初始化后的所述预先构建的双天线紧耦合状态估计模型，所述双天线紧耦合状态估计模型对所述加权双天线伪距数据、所述修复双天线载波相位数据、所述卫星星历数据以及所述接收机钟差数据进行底层紧耦合融合，并依托图优化算法开展联合状态初估计求解，输出全部状态节点对应的浮点初估计值；其中，所述状态节点的浮点初估计值包括接收机三维位置浮点值、接收机三维速度浮点值、载体三轴姿态角浮点值、主辅天线对应各卫星载波相位模糊度浮点值。

6、可选地，所述对所述浮点初估计值进行模糊度固定，并将固定后的模糊度整数解代入所述预先构建的双天线紧耦合状态估计模型重新迭代优化，得到状态节点的最优估计值，包括：提取所述主辅天线对应各卫星载波相位模糊度浮点值以及浮点值的方差-协方差矩阵；采用抗差后验残差分析法对所述主辅天线对应各卫星载波相位模糊度浮点值进行筛选，剔除异常浮点值，得到模糊度子集；将所述模糊度子集及浮点值的方差-协方差矩阵输入lambda算法中，通过整数最小二乘估计，将所述模糊度子集转换为整数解，得到模糊度整数解；采用ratio检验法和窗口内整数一致性约束验证所述模糊度整数解的有效性，若ratio值大于设定阈值且多历元的模糊度整数解满足一致性要求，则判定模糊度固定有效，得到固定后的模糊度整数解，否则重新计算浮点初估计值；将所述固定后的模糊度整数解输入所述预先构建的双天线紧耦合状态估计模型，所述预先构建的双天线紧耦合状态估计模型将模糊度设为固定常量不再参与迭代求解，对图优化目标函数重新迭代优化，得到状态节点的最优估计值。

7、可选地，所述预先构建的双天线紧耦合状态估计模型的构建方法包括：基于图状态空间模型定义状态节点与观测节点，其中，所述状态节点包括接收机三维位置、接收机三维速度、载体三轴姿态角以及主辅天线各卫星载波相位模糊度参数，所述观测节点包括主天线伪距观测值、辅天线伪距观测值、主天线载波相位观测值、辅天线载波相位观测值；将相邻历元时刻的状态节点之间的约束边定义为状态边，将同一历元时刻的状态节点与观测节点之间的约束边定义为观测边；基于定义完成的状态节点、观测节点、状态边及观测边构建图优化目标函数，并引入多历元状态转移约束，建立初始双天线紧耦合状态估计模型；采用抗差权重优化机制动态调整所述初始双天线紧耦合状态估计模型的观测权重矩阵与状态权重矩阵，优化模型约束能力，得到所述预先构建的双天线紧耦合状态估计模型。

8、可选地，所述方法还包括：利用所述预先构建的双天线紧耦合状态估计模型输出的载体三轴姿态角的最优估计值构建坐标转换矩阵；利用所述坐标转换矩阵对所述预先构建的双天线紧耦合状态估计模型输出的接收机三维位置、接收机三维速度的最优估计值进行空间坐标一致性对齐与安装偏差补偿，消除双天线相位中心与接收机本体中心的杆臂偏移误差，输出定位解算结果；其中，所述定位解算结果包括接收机三维位置坐标、接收机三维速度、载体三轴姿态角以及模糊度固定状态信息。

9、第二方面，本技术提供了一种基于图模型的紧耦合定位装置，包括：

10、获取模块，用于获取双天线全球导航卫星系统采集的原始观测数据；

11、预处理模块，用于对所述原始观测数据进行预处理，得到标准观测数据；

12、估计模块，用于将所述标准观测数据输入预先构建的双天线紧耦合状态估计模型，所述预先构建的双天线紧耦合状态估计模型对所述标准观测数据进行底层紧耦合融合与状态初估计，得到状态节点的浮点初估计值；

13、固定模块，用于对所述浮点初估计值进行模糊度固定，并将固定后的模糊度整数解代入所述预先构建的双天线紧耦合状态估计模型重新迭代优化，得到状态节点的最优估计值。

14、第三方面，本技术提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器以存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述第一方面所述的基于图模型的紧耦合定位方法的步骤。

15、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的基于图模型的紧耦合定位方法的步骤。

16、第五方面，本技术提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的基于图模型的紧耦合定位方法的步骤。

17、根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：

18、本技术提供了一种基于图模型的紧耦合定位方法、装置、设备、介质及产品，通过获取双天线全球导航卫星系统采集的原始观测数据，通过对原始观测数据进行预处理，得到标准观测数据；通过将标准观测数据输入预先构建的双天线紧耦合状态估计模型，预先构建的双天线紧耦合状态估计模型对标准观测数据进行底层紧耦合融合与状态初估计，得到状态节点的浮点初估计值；通过对浮点初估计值进行模糊度固定，并将固定后的模糊度整数解代入预先构建的双天线紧耦合状态估计模型重新迭代优化，得到接收机位置、速度、姿态的最优估计值；一方面，本技术的预先构建的双天线紧耦合状态估计模型无需依赖马尔可夫假设，可有效处理双天线gnss观测数据中的非线性误差，相比传统卡尔曼滤波框架，大幅提高了状态估计的精度；另一方面，通过预先构建的双天线紧耦合状态估计模型对标准观测数据进行底层紧耦合融合与状态初估计，充分利用了双天线观测数据的关联性，进一步提高了定位系统的精度。