一种GNSS系统中卫星定位方法和装置与流程

一种gnss系统中卫星定位方法和装置
技术领域
1.本技术实施例涉及信息处理领域，尤指一种gnss系统中卫星定位方法和装置。


背景技术：

2.pvt(position velocity time，位置、速度和时间)解算是全球卫星导航系统(global navigation satellite system,gnss)在全球范围内提供的基本服务。随着全球定位系统(global positioning system，gps)、全球卫星导航系统(global navigation satellite system，glonass)、伽利略galileo、北斗卫星导航系统(bei dou navigation satellite system，bds)等gnss系统的快速发展，更多的可用卫星提供给各区域用户更可靠的定位、测速、授时服务。当前pvt在车载导航、无人机飞行器、农业植保、授时等相关领域的应用越来广泛，对城市峡谷、数目遮挡、信号干扰等复杂环境的下的pvt可靠性及精度要求越来越高。
3.在复杂遮挡场景，主要通过多个gnss系统增加可见星数目，或是，通过与惯性、气压计等传感器进行组合，增加的观测信息来提升服务的连续性。但遮挡场景下可见星数目有限、辅助的传感器增加成本且存在误差积累，均未有效利用gnss系统多频信号的优势。
4.随着gps系统的现代化，gpsiii卫星能提供8个导航信号：民用l1c/a、l1c、l2c、l5c及军用l1p(y)、l2p(y)、l1m、l2m；bds系统全球化组网完成后，bd3卫星能同时提供b1i、b3i、b1c、b2a、b2b等多频信号。现有研究表明，没有哪个频点导航信号在所有场景、各个性能指标上表现出绝对的优势。由于不同系统间偏差(inter-system bias，isb)和不同频率间偏差ifb(inter-frequency bias，ifb)的存在，在单点定位spp(single point position，spp)定位时，多系统多频点的观测值不能同时直接组合使用。
5.目前gnss多系统多频的研究主要围绕快速选星算法、系统内单双频定位选择等方面。在选定各系统的最优频点后，其他频点的系统卫星观测值不使用。在城市峡谷、树木遮挡等复杂场景下，各系统单独频点的可用观测值的数量、质量会急剧下降，引起定位误差大甚至定位不连续。该种应用方式在gnss接收机的可用性及稳健性方面存在较大劣势，需要提供更加有效的措施解决上述问题。


技术实现要素：

6.为了解决上述任一技术问题，本技术实施例提供了一种gnss系统中卫星定位方法和装置。
7.为了达到本技术实施例目的，本技术实施例提供了一种gnss系统中卫星定位方法，包括：
8.从相同gnss系统内的卫星的可用频点中选择一个频点l1作为基准频点，其他频点作为目标频点ln，且目标频点的数量n≥1；
9.获取每个目标频点ln相对于基准频点l1的频间偏差的稳定值
10.根据第i颗卫星在目标频点ln的伪距观测值和频间偏差的稳定值计算第i颗卫星在基准频点l1的伪距融合值；
11.在得到卫星在基准频点l1对应的伪距融合值后，利用基准频点l1对应的伪距融合值进行定位操作。
12.一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上文所述的方法。
13.一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上文所述的方法。
14.一种gnss系统中卫星定位装置，设置有上文所述的电子装置。
15.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
16.通过估计和补偿同一gnss系统内不同频点间的ifb，将多个频点的伪距观测值进行融合，使得相同系统内各颗卫星融合后的伪距观测值均具有与其基准频点相同的钟差基准，各个融合的伪距观测值可直接用于定位，能有效增加可用观测值的数量及质量。
17.本技术实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术实施例而了解。本技术实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
18.附图用来提供对本技术实施例技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例的实施例一起用于解释本技术实施例的技术方案，并不构成对本技术实施例技术方案的限制。
19.图1为本技术实施例提供的多gnss系统中卫星定位方法的流程图；
20.图2为本技术实施例中多系统多频gnss接收机提升pvt性能的方法流程图；
21.图3为本发明实施例中多系统多频gnss接收机提升pvt性能的装置的组成结构示意图。
具体实施方式
22.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本技术实施例的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
23.图1为本技术实施例提供的多gnss系统中卫星定位方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：
24.步骤101、从相同gnss系统内的卫星的可用频点中选择一个频点l1作为基准频点，其他频点作为目标频点ln，且目标频点的数量n≥1；
25.步骤102、获取每个目标频点ln相对于基准频点l1的频间偏差的稳定值
26.步骤103、根据第i颗卫星在目标频点ln的伪距观测值和频间偏差的稳定值
计算第i颗卫星在基准频点l1的伪距融合值；
27.步骤104、在得到卫星在基准频点l1对应的伪距融合值后，利用基准频点l1对应的伪距融合值进行定位操作；
28.本技术实施例提供的方法，通过估计和补偿同一gnss系统内不同频点间的ifb，将多个频点的伪距观测值进行融合，使得相同系统内各颗卫星融合后的伪距观测值均具有与其基准频点相同的钟差基准，各个融合的伪距观测值可直接用于定位，能有效增加可用观测值的数量及质量。
29.下面对本技术实施例提供的方法进行说明：
30.本技术实施例提供的方法对相关技术进行如下改进，包括：
31.a、通过估计和补偿同一gnss系统内不同频点间的ifb，将多个频点的伪距观测值进行融合，使得相同系统内各颗卫星融合后的伪距观测值均具有与其基准频点相同的钟差基准，有效增加可用观测值的数量及质量；
32.b、利用不同gnss系统间的钟差关系，估计和补偿不同系统间的isb，使得各系统伪距观测值的接收机钟差项共用一个，达到减少未知数个数；
33.c、在使用多普勒观测值进行定位时，将所有gnss系统内多个多普勒观测值进行融合，有效增加可用观测值的数量及优化观测值质量。
34.下面对上述改进点进行逐个说明：
35.本技术实施例提供的方案能提升多系统多频gnss pvt解算性能，其中该gnss系统具有多颗卫星和多个频点。
36.a、对同一gnss系统内多个频点伪距观测值进行融合，包括：
37.在一个示例实施例中，所述伪距融合值是通过如下方式得到的，包括：
38.利用tk时刻的目标频点ln对应的频间偏差的稳定值修正第i颗卫星的目标频点ln的伪距观测值得到目标频点ln相对于基准频点l1的伪距修正值
39.对第i颗卫星的基准频点l1的伪距观测值以及目标频点ln的伪距修正值进行融合计算，得到第i颗卫星在基准频点l1的伪距融合值
40.通过如下方式得到tk时刻目标频点ln对应的频间偏差的稳定值包括：
41.确定tk时刻目标频点ln的频间偏差最优值ifb
ln
(tk)；
42.确定tk时刻的频间偏差最优值ifb
ln
(tk)对应的权值w
tk
；
43.利用t
k-1
时刻的频间偏差的稳定值tk时刻频间偏差最优值ifb
ln
(tk)以及其权值w
tk
，得到tk时刻频间偏差的稳定值
44.通过如下方式得到t0时刻目标频点ln对应的频间偏差的稳定值包括：
45.将各颗卫星在t0时刻的目标频点ln与基准频点l1的频间偏差值与各自对应的预设门限进行比较；
46.选择频间偏差值小于的至少两颗卫星作为t0时刻目标频点ln的有效卫星；
47.根据t0时刻目标频点ln的有效卫星的频间偏差值，确定t0时刻频间偏差的稳定值
48.通过如下方式得到tk时刻目标频点ln频间偏差最优值ifb
ln
(tk)，包括：
49.计算每颗卫星tk时刻目标频点ln的频间偏差值与第t
k-1
个时段内目标频点ln的频间偏差的稳定值之间的差值，得到频间偏差校验值；
50.选择频间偏差校验值符合预设的第一取值条件的卫星作为tk时刻目标频点ln的有效卫星；
51.如果选出大于预设个数阈值的有效卫星，则根据tk时刻有效卫星在目标频点ln的频间偏差值，确定tk时刻目标频点ln的频间偏差最优值ifb
ln
(tk)；否则，对t
k-1
时刻频间偏差稳定值进行复位。
52.以基准频点为第一频点l1、目标频点为第二频点l2为例进行说明：
53.步骤a1、获取同一颗gnss卫星两个不同频点观测值的伪距模型；
54.第i颗卫星在第一频点l1、第二频点l2的伪距观测方程如下：
[0055][0056][0057]
其中，表示第一频点l1、第二频点l2的伪距观测值；r表示接收机到卫星之间的几何距离；c表示光速；δt
l1
表示第一频点接收机钟差；δts表示第一频点卫星钟差；t
gd
是卫星端信号的群延迟；i
l1
表示第一频点电离层误差；t表示对流层误差；ε
l1
、ε
l2
表示观测值噪声；γ表示第一频点l1的频率f1与第一频点l2的频率f2之间的比值的平方，即γ＝(f1/f2)2；ifb
l2
表示第二频点l2与第一频点l1间的接收机钟差偏差值，i为卫星编号。
[0058]
对伪距模型的右边部分项通过模型消除：与卫星相关的δts、t
gd
通过系统播发参数建模修正；i
l1
由klobuchar模型估计，t由saastamoinen模型估计，多路径延迟误差和测量噪声通常由载波相位观测值平滑伪距观测值减小到相对小的水平；测量噪声ε的影响在实际使用时通过观测值质量体现，在模型中忽略。
[0059]
对几何距离r进行线性化，表示为：
[0060]
r＝r
0-h
x
δx-hyδy-hzδz
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0061]
其中，r0为利用测站近似坐标和卫星坐标计算的几何距离；h
x
、hy、hz分别为测站近似坐标至卫星视线方向的单位矢量；δx、δy、δz是待解算的用户坐标。
[0062]
将式(3)代入式(1)、(2)，转化后可得测量方程：
[0063][0064][0065]
上式左边ρ
l1
、ρ
l2
是伪距测量值经过模型消除误差之后的距离值，右边是待求解的
位置和钟差。
[0066]
步骤a2、计算频间偏差ifb
l2
：
[0067]
步骤a21、获取同时跟踪第一频点l1和第二频点l2的各颗卫星的频间偏差值；
[0068]
将式(5)减去(4)可得：
[0069]
ifb
l2
＝ρ
l2-ρ
l1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0070]
对所述gnss系统内同时跟踪第一频点l1和第二频点l2的各颗卫星，均利用式(6)计算出一个频间偏差
[0071]
步骤a22、根据tk时刻至少两颗卫星的频间偏差值，确定tk时刻的频间偏差最优值ifb
l2
(tk)；
[0072]
具体的，根据卫星高度角、频点观测值质量等信息，计算每颗有效卫星的权值wi,加权平均后得到tk时刻l1、l2频点间的频间偏差最优值ifb
l2
(tk)，如下式：
[0073][0074]
式(7)计算tk时刻的频间偏差最优值ifb
l2
(tk)吸收了两个频率上伪距单差后残余的电离层误差、测量噪声及多路径误差，该值在一段时间内比较稳定。
[0075]
步骤a23、根据t
k-1
时刻的频间偏差的稳定值对当前第k个历元tk计算的频间偏差最优值ifb
l2
(tk)进行滤波运算，进一步获取tk时刻的频间偏差的稳定值
[0076]
具体的，确定tk时刻频间偏差最优值ifb
l2
(tk)的权值w
tk
，其中tk时刻的权值w
tk
是根据该时刻参与计算频间偏差最优值ifb
l2
(tk)的观测值数量及质量确定的；
[0077]
利用第t
k-1
时刻的频间偏差稳定值和tk时刻的权值w
tk
，得到第tk时段内频间偏差稳定值
[0078]
具体的，将tk时刻频间偏差最优值ifb
l2
(tk)与前一时段估计的频间偏差的稳定值进行滤波运算，削弱观测噪声和多路径误差，得到tk时刻两个频点间稳定的频间偏差值，得到频间偏差的稳定值如式(8)：
[0079][0080]
进一步的，针对接收机的频间偏差ifb的稳定特性，在式(8)加权所使用的tk时刻的ifb
l2
(tk)时进行有效性检测。将ifb
l2
(tk)与t
k-1
时刻得到的进行比较，如可取范围内为有效，用于剔除偏离较大的ifb
l2
(tk)值或复位已经估计错误的值。
[0081]
式(8)在首次执行运算时，需要对进行初始化，取值为利用式(7)方式(7)计算的首次检测有效的ifb
l2
，作为t0时刻频间偏差稳定值对t0时刻使用各颗卫
星的时进行有效性检测，将值与预设门限进行比较，剔除超出门限的卫星，将值小于的n颗卫星作为有效卫星；其中，预设门限值在首次开始计算时为根据第一频点l1和第二频点l2之间的差异设置的经验值。该步骤能初步探测出粗差观测值，提高计算频间偏差值ifb的正确性。
[0082]
该检测用于进一步提高估计值的可靠性，这里不再赘述。
[0083]
步骤a24、利用tk时刻频间偏差的稳定值修正tk时刻第二频点l2的伪距观测值，得到目标频点ln相对于基准频点l1的伪距修正值
[0084]
利用式(8)得到的频间偏差的稳定值对第i颗卫星的第二频点l2的伪距观测值进行频间偏差修正，得到伪距修正值
[0085][0086]
比较式(9)和式(4)可知，ρ
l1
和的观测方程一致，待求量均是用户坐标项δx、δy、δz与接收机钟差项δt
l1
。
[0087]
步骤a24、根据伪距修正值和第一频点l1的伪距观测值，得到伪距融合值，作为定位所使用的伪距观测值；
[0088]
利用式(9)，各颗卫星跟踪的第二频点l2的伪距观测值均能补偿为与l1频点相同钟差基准的观测值根据各频点观测值质量等信息计算对应的权重值w1、w2,进行伪距观测值融合得到伪距融合值见式(10)：
[0089][0090]
需要说明的是，各gnss系统的n个频点l1、l2……
ln取决于卫星播发信号、接收机支持频段及当前信号跟踪状态。第i颗卫星ln频点的权值wn根据伪距测量值的跟踪质量及频间偏差的精度进行综合估计；进一步地，若ln频点的值未计算出有效值，则其权值wn＝0。
[0091]
卫星播发信号、各接收机支持频段是确定的，而不同频点信号跟踪状态不同会导致当前各个频点的观测值质量差异较大。若当前历元第i颗卫星ln频点测量值丢失，则其在式(5)中对应的wn＝0。
[0092]
进一步的，所述钟差基准频点l1并不限于l1，用户可根据实际情况选择各gnss系统跟踪状态较好的其它频点，并不用于限定本技术的保护范围。
[0093]
类似的，对于gnss系统内的n个频点，利用式(8)，可以得到
[0094]
类似的，对于gnss系统内第i颗卫星的n个频点的观测值，利用式(9)、(10)可得融合后的伪距融合值
[0095][0096]
利用式(11)计算出当前历元多个gnss系统各颗卫星融合后的伪距，在各系统有效卫星数较多时进行联合解算，通过最小二乘或者卡尔曼滤波方法获取当前历元的用户位置及各系统接收机钟差。
[0097]
b、基于系统间偏差isb补偿的伪距融合计算
[0098]
利用频间偏差ifb补偿的伪距进行联合解算时，对不同的gnss系统需要各建立一个接收机钟差状态量。n个gnss系统的卫星联合定位时，需要估计n 3个未知量，至少需要不少于n 3颗卫星才能定位。而在城市峡谷、严重遮挡场景下，各gnss星座能观测到的卫星数非常有限；另外在干扰场景下，剔除粗差卫星后，各系统剩余可用的有效卫星只有1～2颗，总的定位卫星数仍然较少，而且伪距误差可能较大。此时仅利用传统的伪距模型或所述的ifb补偿伪距模型，定位可靠性较差甚至定位中断。因此，提出如下解决方案：
[0099]
将至少两种gnss系统中的一种gnss系统作为基准系统a，其他一个或至少两种gnss系统作为目标系统b，获取每种gnss系统中卫星的伪距融合值；
[0100]
确定tk时刻至少一种目标系统b相对于所述基准系统a的系统间偏差的稳定值
[0101]
利用tk时刻的系统间偏差的稳定值修正目标系统b的第k颗卫星的伪距融合值，得到第k颗卫星修正后与基准系统相同钟差基准的伪距融合值；
[0102]
利用具有相同钟差基准的至少两种gnss系统中卫星的伪距融合值，执行tk时刻的定位操作。
[0103]
通过如下方式得到tk时刻目标系统对应的系统间偏差稳定值包括：
[0104]
获取tk时刻目标系统在其系统的基准频点的接收机钟差；以及，获取tk时刻基准系统在其系统的基准频点的接收机钟差；
[0105]
计算目标系统对应的接收机钟差与基准系统对应的接收机钟差之间的差值，作为tk时刻目标系统的系统间偏差最优值；
[0106]
确定tk时刻目标系统的系统间偏差最优值对应的权值；
[0107]
利用t
k-1
时刻系统间偏差稳定值、tk时刻系统间偏差最优值以及其权值，得到tk时刻系统间偏差的稳定值。
[0108]
通过如下方式得到tk时刻目标系统间偏差最优值，包括：
[0109]
计算在tk时刻目标系统间偏差实际值与t
k-1
时刻目标系统间偏差稳定值之间的差值，得到系统间偏差校验值；
[0110]
如果系统间偏差校验值符合预设的第二取值条件，再计算tk时刻系统间偏差的稳定值；否则，对t
k-1
时刻目标系统的系统间偏差的稳定值进行复位。
[0111]
以基准系统为gps系统，目标系统为bds系统为例进行说明：
[0112]
步骤b1、获取bds系统相对于gps系统在各自基准频点上tk时刻系统间偏差稳定值；
[0113]
在相同历元，gps、bds系统的接收机钟差存在偏差；假设gps、bds系统钟差基准频点分别为l1、b1，根据式(4)，gps、bds系统卫星的观测方程表示为：
[0114]
ρ
l1
＝-h
x_l1
δx-h
y_l1
δy-h
z_l1
δz cδt
gps_l1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0115]
ρ
b1
＝-h
x_b1
δx-h
y_b1
δy-h
z_b1
δz cδt
bds_b1
ꢀꢀꢀꢀ
(13)
[0116]
在gps、bds系统同时有信号较好的伪距观测值时，联合解算可以得到gps、bds系统的接收机钟差值δt
gps_l1
、δt
bds_b1
，此时进一步获取当前历元两个系统间的偏差isb
bds_gps
，见式(14)：
[0117]
isb
bds_gps
＝δt
bds_b1-δt
gps_l1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)
[0118]
式(14)计算的系统间偏差isb
bds_gps
主要由两个gnss系统的系统性差异引起，同时吸收部分残余的模型误差，对同一个接收机isb
bds_gps
值在短期内稳定性较好。进一步根据第tk历元参与计算isb
bds_gps
(tk)的观测值数量及质量计算其权值w
tk
，与前一个历元的进行滤波运算，削弱当前历元观测噪声和多路径误差，得到一段时间内稳定的系统间偏差稳定值见式(15)：
[0119][0120]
进一步的，针对系统间钟差偏差isb的稳定特性，在(15)式加权使用当前tk历元的系统间偏差实际值isb
bds_gps
(tk)时进行有效性检测，将isb
bds_gps
(tk)与前一段时间估计出的进行比较，用于剔除当前历元偏离较大的isb
bds_gps
(tk)值或重置之前估计错误的的值。该检测用于进一步提高估计值的可靠性，并不用于限定本技术的保护范围。
[0121]
对多个gnss系统均可利用所述方法计算各系统与基准系统gps之间的进一步的，所述基准系统并不限于gps，用户可根据实际情况选择跟踪状态较好的其它系统，并不用于限定本技术的保护范围。
[0122]
步骤b2、利用tk时刻系统间偏差的稳定值，修正bds系统在基准频点的伪距融合值；
[0123]
在总有效卫星数较少时，将式(11)获取的bds系统第i颗卫星融合后的伪距融合值进一步利用式(15)计算的进行系统间偏差改正，补偿后的第i颗bds卫星的伪距观测值恢复与gps系统l1频点相同的钟差基准，见式(16)：
[0124][0125]
比较式(16)和式(12)、(4)，补偿后的和的观测方程一致，待求量均是用户坐标项δx、δy、δz与接收机钟差项δt
l1
，且只含有gps的钟差。
[0126]
利用式(15)类似的可求得各个系统的通过式(16)将glonass、galileo等系统伪距观测值均能补偿为与gps系统l1频点相同钟差基准的伪距观测值即将不同gnss系统的接收机钟差转换到gps系统钟差上，当前的未知数只有位置项和一个接收机钟差，因而减少了钟差未知数个数，提升了定位冗余度。
[0127]
c、对多普勒信息进行融合：
[0128]
利用多个gnss系统的所有有效卫星，执行tk时刻的多普勒测速操作，包括：
[0129]
获取各个gnss系统第i颗卫星所有有效频点的多普勒观测值；
[0130]
确定每个频点多普勒观测值的权值；
[0131]
利用多普勒观测值以及各自的权值，融合计算多普勒观测值的最优值
[0132]
利用所有卫星的多普勒观测值的最优值执行第tk个时刻的多普勒测速操作。
[0133]
多普勒观测值是卫星相对于用户的相对运动速度产生的，对相同历元跟踪的所有卫星，第k颗卫星的多普勒测量模型均表示为式(17)：
[0134][0135]
其中:是多普勒观测值；h是测站坐标至卫星视线方向的单位矢量；vk是卫星k的速度向量；是卫星钟飘；vu是待求的接收机速度向量；是待求的接收机钟飘值；c为光速；单位为m/s。
[0136]
卫星相关的速度、钟飘值均由导航电文参数计算，对式(17)扣除卫星相关项后并线性化，建立观测方程：
[0137][0138]
其中:h
x
、hy、hz为测站坐标至卫星视线方向的单位矢量h的分量；v
x
、vy、vz是待解算的接收机速度vu的分量。
[0139]
根据式(18)，不同gnss系统、不同频点的多普勒测量值不存在系统误差。对第i颗卫星各个频点l1、l2……
ln的多普勒观测值根据各频点多普勒测量值质量计算其权值w1、w2…
wn，直接利用式(19)计算融合的多普勒观测值的最优值
[0140][0141]
将各颗卫星利用所述方法计算的融合后的伪距、多普勒测量值用于定位、测速解算。根据方差传播定律，n个频点融合后计算的观测值，其测量噪声减小为单个观测值的倍。
[0142]
需要说明的是，本技术中所提及的有效性检测、权值wi计算目前已有较多成熟的计算方法。一般有效性检测包括多个相同物理意义的值的一致性检测、连续时间序列上的数值稳定性检测、与相关经验值的范围检测。同样的，权值wi计算一般将其表示为对应观测值的测量方差倒数，而各频点卫星观测值的测量方差一般表示为其卫星高度角、cn0、连续跟踪时间、观测值残差、典型模型误差值等的函数。本专利所述有效性检测、权值wi计算也可以采用其它方法，这里并不对此做限定，相关方法和应用属于本领域技术人员的公知技术，这里不再赘述，也不用于限定本技术的保护范围。
[0143]
在实际应用中，只要估计出各频点的值后，其后在各种遮挡、干扰、多路径严重等复杂场景信号不稳定时，只要跟踪上某颗卫星任一个频点，该颗卫星就能经过修
正后参与定位解算，此时无需增加状态量，从而极大的增加可用卫星数目。并且，对同一颗卫星同时跟踪的多个频点观测值补偿后进行融合，能有效识别粗差观测值及提高观测值精度。更多的可用卫星既能提供更好的卫星分布构型，同时增加的冗余观测值有利于raim(receiver autonomous integrity monitoring，接收机自主完好性监测)检测，有效提高gnss接收机pvt解算的精度及可用性。
[0144]
并且，在有效卫星数进一步降低时，通过已经获取的系统间参数降低联合定位解算的未知数个数，同时相同钟差基准的伪距观测值进一步用于观测值raim检测，进一步在环境恶劣时提高pvt解算的连续性和可靠性。
[0145]
多个gnss系统能显著增加用户可见卫星数量，多系统联合定位已经成为gnss应用的基本模式。由于不同gnss卫星导航系统采用不同的信号体制、载波频率、时间系统、坐标系统及不同的星座构成，同一接收机用户跟踪的不同gnss系统卫星观测量存在系统间偏差isb，isb偏差是多系统联合解算必须要考虑的因素。而接收机在跟踪和复制信号时，不同频率的信号通过不同通道时存在的硬件延迟偏差不同，多频观测量同时使用时需要考虑频间偏差ifb。
[0146]
对多系统多频用户接收机，其系统间偏差isb和频间偏差ifb在短期内稳定性较好。在测量环境较好时，利用质量好的观测量估计出稳定的系统间isb值和频间ifb值，在严重遮挡、干扰等环境时，通过估计的先验isb、ifb进行补偿及融合，直接提供更多的融合的最优观测量及冗余信息，直接提高pvt解算的精度及可用性。
[0147]
本实例中多系统多频gnss接收机同时跟踪gps双频l1、l2、bds三频b1、b2、b3的伪距、多普勒、载波观测量信息。
[0148]
本发明实施例多系统多频gnss接收机pvt解算的技术方案，同样适用于双频、三频、或更多数量的频点信号，并且对gnss接收机及天线不做限定。所述gnss接收机天线不限于接收单频或多频信号，包括所有可用于导航定位的卫星信号。所述接收机同样不限于多系统联合的gnss接收机，包括gps、glonass、galileo、bds、qzss及可以转发卫星信号的任何导航定位卫星系统。
[0149]
图2为本技术实施例中多系统多频gnss接收机提升pvt性能的方法流程图。如图2所示，包括：
[0150]
获取当前历元多系统多频gnss用户的观测值；
[0151]
第一检测单元对gps双频l1、l2频点观测量进行跟踪状态检测；若检测gps多颗卫星两个频点l1、l2跟踪均较好，则检测通过；
[0152]
若第一检测单元通过：
[0153]
第一ifb计算单元对gps双频跟踪均较好的所有卫星，以l1为基准频点，分别计算各颗gps卫星的ifb
l2
并进行有效性检测，利用检测有效的多颗卫星解算当前历元gps频间最优ifb
l2
值；
[0154]
第二ifb计算单元对第一ifb计算单元计算的最优ifb
l2
值，与前一段时间估计的进行有效性检测，利用检测通过的当前最优值ifb
l2
滤波更新值并保存；根据单个历元检测状态或连续多个历元检测偏差状态，通过调整滤波系数控制更新的大小；
[0155]
进一步地，第二ifb计算单元在首次执行运算时，需要对值进行初始化，将起始值初始化为计算且首次通过检测的有效ifb
l2
。
[0156]
同样地，bds以b1为基准频点，按照以上步骤，分别计算bds系统b2、b3频点的
[0157]
第一融合伪距计算单元对gps系统第i颗卫星的l2频点伪距观测量进行改正，获取与l1频点相同钟差基准的l2频点伪距观测量对第i颗卫星的观测量进行融合计算，得到l1频点的最优值同样地，对bds第i颗卫星的进行融合计算得到b1频点的最优值
[0158]
第二检测单元对第一融合计算单元获取的可用伪距观测量进行条件检测；若检测总有效卫星数量较少且第二isb计算单元存在有效的则检测不通过；否则，检测通过；
[0159]
若第二检测单元检测通过：
[0160]
第一定位解算单元对第一融合计算单元的gps、bds系统融合伪距最优值进行联合定位解算，获取用户位置及各个系统的接收机钟差值；
[0161]
第一isb计算单元对第一定位解算单元获取的gps、bds系统的接收机钟差值，计算当前历元两个系统间偏差isb
bds_gps
；
[0162]
第二isb计算单元对第一isb计算单元计算的当前历元isb
bds_gps
，与前一段时间估计的进行有效性检测，利用检测通过的当前历元isb
bds_gps
滤波更新值并保存；根据单个历元检测状态或连续多个历元检测偏差状态，通过调整滤波系数控制更新的大小；
[0163]
若第二检测单元检测不通过：
[0164]
第二融合伪距计算单元对第一融合计算单元获取的bds第i颗卫星b1频点的最优值进行改正，获取与gps系统l1频点相同钟差基准的伪距观测量
[0165]
第二定位解算单元对第二融合计算单元获取的相同钟差基准的伪距观测进行定位解算，获取用户位置及接收机钟差；
[0166]
若第一检测单元不通过，则第一融合计算单元分如下两种情况处理后，直接使用第一定位解算单元进行定位解算；
[0167]
情况一：若gps系统l2频点的有效，则第一融合计算单元对第i颗卫星的进行正常融合，得到l1频点的最优值此时若其中一个频点观测量检测较差或丢失，则其权值w＝0；
[0168]
情况二：若gps系统l2频点的无效，若存在，则第一融合计算单元若不存在，则第一融合计算单元剔除该颗卫星；
[0169]
同样地，对bds第i颗卫星按情况一或情况二进行融合计算得到b1频点的最优值
[0170]
第一定位解算单元获取第一融合伪距计算单元的gps、bds系统融合伪距最优值进行联合定位解算，获取用户位置及各个gnss系统的接收机钟差值；
[0171]
第一融合多普勒计算单元，直接对gps第i颗卫星的多普勒观测量元，直接对gps第i颗卫星的多普勒观测量进行融合计算，得到第i颗卫星的多普勒最优值同样地，对bds第j颗卫星的进行融合计算多普勒最优值
[0172]
第一测速解算单元获取第一融合多普勒计算单元的gps、bds系统融合多普勒最优值进行测速解算，获取用户速度及接收机钟飘值。
[0173]
图3为本发明实施例中多系统多频gnss接收机提升pvt性能的装置的组成结构示意图。如图3所示，包括：测量信息获取步骤、频间偏差ifb计算步骤、ifb补偿多频伪距融合步骤、ifb补偿伪距联合定位步骤、系统间偏差isb计算步骤、isb补偿多系统伪距融合步骤、isb补偿伪距定位解算步骤、多频多普勒融合步骤、融合多普勒测速解算步骤。
[0174]
测量信息获取步骤，用于获取当前历元多系统多频gnss用户的观测值；
[0175]
频间偏差ifb计算步骤，用于gnss系统内同一颗卫星两个频点间的频间偏差ifb解算，获取一段时间内两个频点间稳定的频间偏差值
[0176]
ifb补偿多频伪距融合步骤，用于gnss系统内第i颗卫星多个频点进行补偿后，多个频点伪距观测量进行融合得到该颗卫星伪距最优值
[0177]
ifb补偿伪距联合定位步骤，用于不同gnss系统各颗卫星伪距最优值进行联合解算，获取用户坐标及各gnss系统接收机钟差值；
[0178]
系统间偏差isb计算步骤，用于同一历元两个不同gnss系统间钟差偏isb解算，得到一段时间内稳定的系统间偏差值
[0179]
isb补偿多系统伪距融合步骤，用于不同gnss系统第i颗卫星伪距最优值进行补偿，获取非gps卫星与gps系统相同钟差基准的伪距观测量
[0180]
isb补偿伪距定位解算步骤，用于与gps相同钟差基准的各颗卫星伪距观测量获取用户坐标及用户接收机钟差值；
[0181]
多频多普勒融合步骤，用于gnss系统内各颗卫星多个频点的多普勒观测量进行融合得到各颗卫星多普勒最优值
[0182]
融合多普勒测速解算步骤，用于各gnss系统各颗卫星多普勒最优值进行联合解算，获取用户速度及接收机钟飘值。
[0183]
与现有技术相比，本技术在多系统多频gnss pvt解算中，根据各gnss系统内频间偏差ifb短期稳定的特性，在信号跟踪稳定时维持计算不同频点间偏差ifb和不同系统间的
偏差isb，在遮挡、干扰、多路径严重等信号跟踪不稳定时，对主定位频点跟踪失锁或主频点测量值存在粗差的卫星，将该颗卫星的其它有效频点利用已经计算稳定的ifb补偿到主频点。若该颗卫星同时跟踪了多个频点，进一步对多个检核有效的补偿后的频点观测值进行融合后参与定位解算，融合的观测值能进一步削弱测量误差及识别粗差，能极大的增加可用卫星数目和冗余观测信息。并且，在有效卫星数进一步降低时，通过已经获取的不同系统间参数降低联合定位解算的维度。
[0184]
本技术充分利用多系统、多频信号的观测值信息，在复杂场景下能极大的提高可用观测值数量及质量，补偿后的伪距进一步用于raim检测，且无需增加额外的状态量，有效提高gnss接收机pvt解算的精度及可用性，尤其在城市峡谷等环境恶劣条件下的pvt解算连续性。
[0185]
本技术实施例提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上文任一项中所述的方法。
[0186]
本技术实施例提供一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上文任一项中所述的方法。
[0187]
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。