一种基于序贯卡尔曼滤波的PPP-RTK定位方法、设备及介质与流程

本发明涉及基于序贯卡尔曼滤波进行ppp-rtk定位，尤其涉及一种基于序贯卡尔曼滤波的ppp-rtk定位方法、设备及介质。

背景技术：

1、在现有的ppp-rtk定位技术中，通常采用卡尔曼滤波进行状态估计；以下为卡尔曼滤波的公式：

2、x(k|k-1)＝ax(k|k-1)+bu(k)                      (1)

3、p(k|k-1)＝ap(k-1|k-q)at+q                  (2)

4、kg＝p(k|k-1)*ht/(h*p(k|k-1)*ht+r)             (3)

5、x(k|k)＝x(k|k-1)+kg*(z-h*x(k|k-1))              (4)

6、p(k|k)＝(i-kg*h)*p(k|k-1)                (5)

7、在保证方程不秩亏(待估参数<观测值方程数)的情况下，在进行卡尔曼滤波方程时，取待估参数为nx时，需要先组建系数阵h阵、待估参数方差阵p阵、观测方程方差阵r阵，组建的h阵大小为[nobs*nx]，p阵大小为[nx*nx]，r阵大小为[nobs*nobs]。

8、其中nobs、nx大小均在几十到几百之间，同时需要求解(h*p(k|k-1)*ht+r)的逆，这需要较大的硬件算力和运行内存；不同于pc端，在消费级终端(价格友好，内存、算力较弱)产品中，往往需要更低的运行内存和算力，因此需要对现有的ppp-rtk定位技术进行改进，以降低接收机端对硬件算力和运行内存的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于序贯卡尔曼滤波的ppp-rtk定位方法、设备及介质，组建低阶系数阵h阵、待估参数方差阵p阵和观测方程方差阵r阵，降低接收机端对硬件算力和运行内存的需求。

2、本发明实施例提供一种基于序贯卡尔曼滤波的ppp-rtk定位方法、设备及介质。

3、第一方面：一种基于序贯卡尔曼滤波的ppp-rtk定位方法，接收机进行ppp-rtk定位解算时，包括步骤：

4、s1、依据使用的卫星系统、卫星数量和观测频率，获取多组观测值；

5、s2、使用序贯卡尔曼滤波方法，组建一组观测值待估参数的低阶系数阵、待估参数方差阵和观测方程方差阵；

6、s3、计算本组观测值的卫地距离、残差阵和增益矩阵、获取滤波后的待估参数，更新待估参数方差阵；

7、s4、依据更新后的待估参数方差阵，进行下一组观测值计算，直至本历元观测值循环完毕。

8、可选地：所述观测值数量获取公式为：

9、nobs＝nf*nsat*2    (7)

10、其中，nsat为卫星颗数，nf为观测频率数，2为伪距和载波相位2种观测方式。

11、可选地，所述s2中使用序贯卡尔曼滤波方法，只考虑本组观测值的待估参数，不考虑其他观测值相关待估参数时，组建观测值待估参数的低阶系数阵、待估参数方差阵和观测方程方差阵，步骤为：

12、s21a、组建大小为[1*7]的观测值待估参数的低阶系数阵，公式为：

13、

14、其中，i为第i个观测值，1≤i≤n，n为一个历元内观测值数量；

15、cofx，cofy，cofz为接收机位置xyz的待估系数，为第i个观测值属于第s卫星系统的接收机钟差待估系数；

16、为第i个观测值属于第s卫星系统、第f观测频率的接收机相位、码偏差的待估系数；

17、为第i个观测值属于第sat个卫星、第f观测频率的载波相位模糊度待估系数；

18、s22a、组建大小为[7*7]的待估参数方差阵，公式为：

19、

20、其中，为待估参数的方差位于p阵的主对角线上，非主对角线元素为各待估参数间的协方差，初始协方差定义为0。

21、s23a、组建大小为[1*1]的低阶观测方程方差阵，公式为：

22、ri＝varobs+varssr  (10)

23、其中，varobs表示观测数据的测量误差，varssr表示对流层、电离层、卫星位置改正数误差。

24、可选地，所述s2中使用序贯卡尔曼滤波方法，既考虑本组观测值的待估参数，又考虑其他观测值相关待估参数时，组建观测值待估参数的低阶系数阵、待估参数方差阵和观测方程方差阵，步骤为：

25、s21b、组建大小为[1*nx]的观测值待估参数的低阶系数阵，公式为：

26、

27、其中，i为第i个观测值，1≤i≤n，n为一个历元内观测值数量；

28、cofx，cofy，cofz为接收机位置xyz的待估系数，为第i个观测值属于第s卫星系统的接收机钟差待估系数；

29、为第i个观测值属于第s卫星系统、第f观测频率的接收机相位、码偏差的待估系数；

30、为第i个观测值属于第sat个卫星、第f观测频率的载波相位模糊度待估系数；

31、0为既考虑第i个观测值的待估参数，同时又考虑其他观测值的待估系数，则其他观测值相关参数的系数为0；

32、s22b、组建大小为[nx*nx]的待估参数方差阵。

33、s23b、组建大小为[1*1]的低阶观测方程方差阵，公式为：

34、ri＝varobs+varssr    (10)

35、其中，varobs表示观测数据的测量误差，varssr表示对流层、电离层、卫星位置改正数误差。

36、可选地，所述观测值的卫地距离公式为：

37、ri＝geodist(rs，rri-1，ei)    (12)

38、其中，其中rs表示该卫星位置；rri-1表示上个观测值滤波后的接收机位置，ei表示视线向量。

39、可选地，所述计算观测值的残差阵包括伪距观测值残差阵和载波相位观测值残差阵；

40、伪距观测值残差阵为：

41、vi＝yi-(ri+cdtrs+dtssat+dtrpsat-dionsat，f+cbs，f)       (13)

42、载波相位观测值残差阵为：

43、vi＝yi-(ri+cdtrs+dtssat+dtrpsat+dionsat，f+pbs，f+ambsat，f-phwsat，f)

44、(14)

45、其中，yi表示第i个观测值；ri表示经过第i-1次迭代后的卫地距离；cdtrs表示第s卫星系统的接收机钟差；dtssat表示第sat卫星的精密钟差改正数；dtrpsat表示第sat卫星的对流层投影值；dionsat，f表示第i个观测值属于第sat卫星、第f观测频率的电离层斜向改正数；cbs，f表示第i个观测值属于第s卫星系统、第f观测频率的接收机码偏差改正值；pbs，f表示第i个观测值属于第s卫星系统、第f观测频率的接收机相位偏差改正值；ambsat，f表示第i个观测值属于第sat卫星、第f观测频率的模糊度改正数；phwsat，f表示第i个观测值属于第sat卫星、第f观测频率的相位缠绕改正值。

46、可选地，所述计算观测值的增益矩阵，公式为：

47、

48、其中，hi矩阵大小为[1*nx]，p阵大小为[nx*nx]，r阵大小为[1*1]，经过计算，kg大小为[nx*1]。

49、可选地，所述获取观测值滤波后的待估参数，更新待估参数方差阵，公式为：

50、xi＝xi-1+kg(yi-hixi-1)         (16)

51、pi＝(i-kghi)pi-1           (17)

52、其中，vi等价于(yi-hixi-1)，xi-1为上一组观测值滤波后的待估参数，i为单位矩阵。

53、第二方面：一种电子设备，包括存储器、处理器及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程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。

54、第三方面：一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如如第一方面所提供的方法的步骤。

55、本发明的有益效果：

56、本发明方法，在ppp-rtk进行定位解算时，使用了序贯卡尔曼滤波过程中的矩阵组建方式及计算步骤；相对于经典的卡尔曼滤波方法，h阵大小由[nobs*nx]缩减为[1*nx]，r阵大小由[nobs*nobs]缩减为[1*1]，同时在计算中，避免了r阵的求逆，接收机端对硬件算力和运行内存的需求大幅下降，可以使接收机端更方便的部署于消费级终端(价格友好，内存、算力较弱)产品中。