一种惯导辅助北斗异构星座伪距抗差方法与流程

本发明涉及北斗定位，具体涉及一种惯导辅助北斗异构星座伪距抗差方法。

背景技术：

1、随着现代化产业中导航与位置服务的广泛应用，其对定位服务的全天候高稳定高可靠也提出严格要求。北斗卫星系统广泛应用于我国经济建设与居民生活，在国民生产中发挥着重要作用。当卫星信号受到环境干扰导致卫星观测值质量下降，可用卫星不能得到有效保证。惯性导航的定位信息不受环境干扰，但误差随时间积累，因此惯性导航系统不能长时间保持高精度结果输出。卫星导航系统和惯性导航系统在一定程度上可实现优势互补，为目前较优的组合导航方案。

2、北斗卫星导航系统由geo（地球同步轨道卫星）、igso（倾斜地球同步轨道卫星）与meo（中圆地球轨道卫星）构成混合星座，不同星座观测值与高度角随机模型的相关程度存在差异。

3、在bds/imu紧组合过程中，如果混合星座使用同一种高度角随机模型参数，则不能真实的反应观测值精度，对紧组合滤波器收敛速度与定位精度都将产生影响。

4、同时，由于外界观测环境干扰，多路径误差会影响伪距观测值精度。在紧组合滤波过程中，如果异常的伪距观测值未被探测，并参与到滤波量测更新中，可能会导致组合定位精度下降甚至引发组合滤波异常。因此，异常的伪距观测值参与到bds/imu紧组合滤波解算中将对系统可靠性与稳定性产生极大的影响。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的问题是提供一种惯导辅助北斗异构星座伪距抗差方法，能够提高bds/imu紧组定位系统的定位可靠性与稳定性。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种惯导辅助北斗异构星座伪距抗差方法，包括，构建噪声矩阵r，依据卫星观测信号区分卫星并构建异构星座模型，计算出异构星座模型的标准差，通过误差传播定律和标准差计算伪距观测值标准差，基于标准差构建噪声矩阵r；

3、构建抗差因子，获取北斗伪距观测值和惯导位置观测值，通过惯导位置观测值辅助获取北斗的伪距观测值残差，依据伪距观测值残差构建抗差因子；

4、组合滤波，依据噪声矩阵r和抗差因子构建等价协方差阵，基于等价协方差阵进行组合滤波解算，获取组合导航结果。

5、进一步的，所述标准差公式：

6、，

7、，

8、其中，表示异构星座因子，e表示卫星高度角，，，，表示噪声因子，表示载噪比，表示geo卫星因子，表示igeo卫星因子，表示meo卫星因子，表示星座标识。

9、进一步的，所述噪声矩阵r公式：

10、，

11、，

12、其中，表示电离层改正模型标准差，表示对流层改正模型标准差，表示码偏差改正标准差，表示星历标准差。

13、进一步的，所述抗差因子公式：

14、，

15、其中，和表示抗差系数，表示标准化残差。

16、进一步的，所述标准化残差公式：

17、，

18、其中：，为位置设计矩阵，，为单位矩阵，，，为伪距观测值协方差矩阵，为惯导位置协方差矩阵，表示伪距观测值残差；

19、所述伪距观测值残差公式：

20、，

21、其中，由位置改正数，接收机钟差改正数，接收机钟漂改正数组成，，表示惯导预测的接收机天线位置至北斗可用观测卫星的距离，表示北斗接收机天线位置至北斗可用观测卫星的距离估值。

22、进一步的，所述等价协方差阵公式：

23、。

24、进一步的，所述滤波解算公式：

25、，

26、，

27、，

28、其中，表示滤波增益矩阵，表示状态方差预测值，表示观测系数矩阵，表示状态方差估值，表示状态预测值，表示状态估值，表示观测向量矩阵，表示单位矩阵。

29、进一步的，所述观测向量矩阵公式：

30、，

31、，

32、其中，表示接收机伪距观测值，表示惯导预测接收机天线位置至第i颗北斗卫星的距离，表示电离层改正参数，表示对流层改正参数，表示真空光速，表示卫星钟差。

33、本发明具有的优点和积极效果是：

34、bds/imu紧组定位系统通过使用惯导采集陀螺加表数据与北斗接收机采集的伪距观测值进行组合解算。针对北斗系统卫星星座特性，建立北斗异构星座随机模型。能够更加精密的反馈出卫星观测值精度，提升组合导航系统精度与可靠性。

35、由于外界环境干扰，卫星观测值受多路径误差等影响，实际测试中伪距观测值难免含有粗差。若异常的伪距观测值未被探测，并参与到滤波量测更新中，可能会导致组合定位精度下降甚至引发组合滤波异常。依据异构星座模型计算出星座的噪声矩阵r，通过惯导数据辅助计算卫导的伪距观测值残差。依据伪距观测值残差构建抗差因子，噪声矩阵r和抗差因子构建等价协方差阵，将等价协方差阵带入滤波公式，进行滤波解算，可有效降低粗差观测对组合系统的影响，提高bds/imu紧组定位系统的定位可靠性与稳定性。

技术特征：

1.一种惯导辅助北斗异构星座伪距抗差方法，其特征在于，包括，

2.根据权利要求1所述的一种惯导辅助北斗异构星座伪距抗差方法，其特征在于，所述标准差公式：

3.根据权利要求1所述的一种惯导辅助北斗异构星座伪距抗差方法，其特征在于，所述噪声矩阵r公式：

4.根据权利要求1所述的一种惯导辅助北斗异构星座伪距抗差方法，其特征在于，所述抗差因子公式：

5.根据权利要求4所述的一种惯导辅助北斗异构星座伪距抗差方法，其特征在于，所述标准化残差公式：

6.根据权利要求1所述的一种惯导辅助北斗异构星座伪距抗差方法，其特征在于，所述等价协方差阵公式：

7.根据权利要求1所述的一种惯导辅助北斗异构星座伪距抗差方法，其特征在于，所述滤波解算公式：

8.根据权利要求7所述的一种惯导辅助北斗异构星座伪距抗差方法，其特征在于，所述观测向量矩阵公式：

技术总结本发明提供一种惯导辅助北斗异构星座伪距抗差方法，构建噪声矩阵R，依据卫星观测信号区分卫星并构建异构星座模型，计算出异构星座模型的标准差，通过误差传播定律和标准差计算伪距观测值标准差，基于标准差构建噪声矩阵R；构建抗差因子，获取北斗伪距观测值和惯导位置观测值，通过惯导位置观测值辅助获取北斗的伪距观测值残差，依据伪距观测值残差构建抗差因子；组合滤波，依据噪声矩阵R和抗差因子构建等价协方差阵，基于等价协方差阵进行组合滤波解算，获取组合导航结果。本发明能够提高BDS/IMU紧组定位系统的定位可靠性与稳定性。技术研发人员：程鑫,肖晓,胡庆,申小明,宋伟,刘阁旭受保护的技术使用者：华芯拓远（天津）科技有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6