采用多或雙GNSS接收系統(tǒng)的高精度GNSS定位系統(tǒng)，通過采用多或雙GNSS系統(tǒng)，對定位數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波差分和時間序列分析，再通過卡爾曼濾波這種高效率的遞歸濾波器(自回歸濾波器),從一系列的不完全及包含噪聲的測量(英文:measUrement)中，快速建立一個關(guān)于其位置以及速度的模型來估計動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)，從而得到準(zhǔn)確的GNSS數(shù)據(jù)。在沒有采用雙GNSS系統(tǒng)之前，單個的GNSS24小時重復(fù)定位精度在20米左右，而在同一地點，采用雙GNSS系統(tǒng)后24小時重復(fù)定位精度可以達(dá)到3米左右，效果非常顯著。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】采用多或雙GNSS接收系統(tǒng)的高精度GNSS定位系統(tǒng)，通過采用多或雙GNSS系統(tǒng)，對定位數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波差分和時間序列分析，再通過卡爾曼濾波這種高效率的遞歸濾波器(自回歸濾波器),從一系列的不完全及包含噪聲的測量(英文:measUrement)中，快速建立一個關(guān)于其位置以及速度的模型來估計動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)，從而得到準(zhǔn)確的GNSS數(shù)據(jù)。在沒有采用雙GNSS系統(tǒng)之前，單個的GNSS24小時重復(fù)定位精度在20米左右，而在同一地點，采用雙GNSS系統(tǒng)后24小時重復(fù)定位精度可以達(dá)到3米左右，效果非常顯著。【專利說明】采用多或雙GNSS接收系統(tǒng)的高精度GNSS定位系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用多或雙GNSS接收系統(tǒng)的高精度GNSS定位系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
GNSS 是 Global Navigation Satellite System 的縮寫。S卩:全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。目前，GNSS包含了美國的GPS、俄羅斯的GL0NASS、歐盟的Galileo系統(tǒng)、中國的Compass (北斗)，目前各個系統(tǒng)在衛(wèi)星軌道位置、覆蓋區(qū)域、信號頻率、精度、電文、服務(wù)、定位誤差等各有不同。在衛(wèi)星定位中，為了提高初次定位速度及得到更高的精度，往往需要更多更強(qiáng)的衛(wèi)星信號才能實現(xiàn)精準(zhǔn)的定位。在城市里，由于高樓大廈阻擋和反射，使得衛(wèi)星信號接收不穩(wěn)定，可用衛(wèi)星數(shù)少，造成定位漂移，定位可重復(fù)度低，偏差較大，定位精度大大受到影響。目前全球的各大GNSS系統(tǒng)，基本上都是以軍事應(yīng)用為主，對于民用而言，其精度難以保證。例如，在GPS系統(tǒng)中美國出于自身利益方面的考慮，在未經(jīng)美國政府授權(quán)的廣大用戶所使用的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS)中人為地引入誤差，即在所有的GPS工作衛(wèi)星上實施選擇可用性(SA)政策，使水平定位精度降低至100m(2dRMS)，垂直定位精度為156m(2a)，時間精度為175ns。盡管SA政策已于2005年5月I日停止使用，但是單點定位的精度也只有20-40m，這樣的精度難以滿足民用領(lǐng)域例如飛機(jī)導(dǎo)航、工程測量等方面的定位需求。有必要設(shè)計一種構(gòu)架更為合理的GNSS定位系統(tǒng)，解決在城市、森林等非開闊地點的聞精度定位問題，減少定位漂移，提聞重復(fù)定位精度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所解決的技術(shù)問題在于提供采用多或雙GNSS接收系統(tǒng)的高精度GNSS定位系統(tǒng)，從而解決上述
技術(shù)介紹
中的問題。本專利技術(shù)所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):采用多或雙GNSS接收系統(tǒng)的高精度GNSS定位系統(tǒng)，其特征在于，所述GNSS定位系統(tǒng)內(nèi)部采用兩個或多個GNSS接收子系統(tǒng)，GNSS接收子系統(tǒng)均設(shè)置有GPS接收模組。經(jīng)過本領(lǐng)域技術(shù)人員的反復(fù)研究、實驗和改良，針對多或雙GNSS接收系統(tǒng)的特殊性，為提高接收精度，減少漂移，首先將GNSS接收子系統(tǒng)輸出的定位數(shù)據(jù)經(jīng)由軟件差分濾波器處理，然后通過GNSS定位誤差時間序列分析器分析處理，建立定位誤差的AR模型，再將處理后的數(shù)據(jù)送到卡爾曼濾波器進(jìn)行參數(shù)估計，經(jīng)過這一系列的算法即可得到非常準(zhǔn)確的GNSS定位數(shù)據(jù)了。其具體工作步驟如下:1.GNSS接收子系統(tǒng)的GPS接收模組接收至少4顆衛(wèi)星的有效信號，并輸出NMEA格式的定位數(shù)據(jù)；2.將步驟I獲取的定位數(shù)據(jù)由差分濾波器處理；3.將步驟2獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)由GNSS定位誤差時間序列分析器分析處理，建立定位誤差的AR模型；4.將步驟3獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)由卡爾曼濾波器進(jìn)行參數(shù)估計；5.將步驟4獲取的數(shù)據(jù)以同樣的GPS標(biāo)準(zhǔn)NAMEA格式輸出，得到定位信息。作為一種改進(jìn)，所述GPS接收模組采用U-blox和Sirf4構(gòu)建。作為一種改進(jìn)，所述GNSS定位系統(tǒng)內(nèi)部采用兩個GNSS接收子系統(tǒng)，所述兩個GNSS接收子系統(tǒng)均具有GPS接收模組，為第一 GPS接收模組和第二 GPS接收模組。作為一種進(jìn)一步的改進(jìn)，所述差分濾波器的處理步驟如下:在T時刻， 第一 GPS 接收模組接收衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)X，獲取系統(tǒng)誤差Wl，獲取隨機(jī)誤差Vl，第二 GPS接收模組接收衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)X，獲取系統(tǒng)誤差W2，獲取隨機(jī)誤差V2 ；對獲得的定位數(shù)據(jù)、系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差進(jìn)行分析處理，第一 GPS接收模組的輸出為Y1=X+W1+V1，第二 GPS接收模組的輸出為Y2=X+W2+V2 ；則，第一 GPS接收模組和第二 GPS接收模組的差分輸出誤差E=Y1_Y2= (W1-W2)+ (V1-V2)；由于設(shè)備上的第一 GPS接收模組和第二 GPS接收模組在同一時刻、同一地點對GNSS系統(tǒng)內(nèi)定位衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，故有(W1-W2)接近零，大大降低了系統(tǒng)誤差對定位的影響。由此可見，軟件差分濾波器可有效地消除或減弱相關(guān)誤差的影響，從而提高相對定位的精度。處理好系統(tǒng)誤差后，隨機(jī)誤差就變得突出了。隨機(jī)誤差信號一般存在明顯的自相關(guān)性，不能滿足卡爾曼濾波算法觀測噪聲為平穩(wěn)的，高斯白噪聲的要求。為此，數(shù)據(jù)需要利用GNSS定位誤差時間序列分析器分析處理，建立定位誤差的AR模型，消除隨機(jī)誤差信號自相關(guān)性，結(jié)合卡爾曼估計結(jié)果來預(yù)測和修正GPS定位誤差。時間序列是隨時間改變而隨機(jī)變化的信號序列，分析的目的就是要找到這種變化規(guī)律，建立序列近似的、簡化的數(shù)學(xué)模型，并將其應(yīng)用于系統(tǒng)動態(tài)特性的描述、預(yù)測分析和誤差補(bǔ)償?shù)确矫妗１緦＠夹g(shù)采用AR模型來描述和預(yù)測GPS定位誤差信號的變化規(guī)律。第一 GPS接收模組和第二 GPS接收模組，每秒鐘輸出一組定位數(shù)據(jù)，這些定位數(shù)據(jù)就構(gòu)成了時間序列。為了分析定位誤差的變化規(guī)律，需要時間序列誤差信號的數(shù)學(xué)模型。AR模型是比較簡單的數(shù)學(xué)模型之一。作為一種改進(jìn)，所述GNSS定位誤差時間序列分析器的工作過程如下:GNSS定位誤差時間序列分析器確定時間序列為{Y(t)，t=0，I, 2，…}；利用GNSS定位誤差時間序列分析器人為標(biāo)定AR模型的階數(shù)p ；GNSS定位誤差時間序列分析器內(nèi)部建立AR模型:Y (t) =B1Y (t-l) +a2Y (t-2) +...+apY (t-p) +v (t)；式中，B1, a2，…ap為自回歸系數(shù)，v(t)為均值為O,方差為σ2的白噪聲；GNSS定位誤差時間序列分析器內(nèi)部通過參數(shù)估計算法，估計出自回歸系數(shù)ai，a2，…ap，從而完成對GPS定位誤差信號的白噪聲化，為下一步的卡爾曼濾波作準(zhǔn)備。作為一種進(jìn)一步的的改進(jìn)，所述GNSS定位誤差時間序列分析器的工作過程中，參數(shù)估計算法是在給定階次的情況下進(jìn)行的，由于事先無法判斷模型的階次，因此在建模過程中先給定模型的某個階次，然后按照估計算法，估計出AR模型的參數(shù)，得到各階次模型，最后通過階數(shù)判定準(zhǔn)則來確定AR模型。作為一種進(jìn)一步的的改進(jìn)，所述GNSS定位誤差時間序列分析器的工作過程中，考慮到實時性要求，應(yīng)用中在不影響模型精度的前提下盡量選擇較低的階數(shù)。在多GNSS數(shù)據(jù)處理過程中采用的卡爾曼濾波是從一組有限的，包含噪聲的，對物體位置的觀察序列(可能有偏差)預(yù)測出物體的位置的坐標(biāo)及速度。對于GNSS系統(tǒng)，受到衛(wèi)星軌道、云層遮擋、地形和建筑物等的反射、吸收等的影響，其定位目標(biāo)的位置、速度、加速度的測量值往往在任何時候都有噪聲，而這種噪聲是造成漂移、影響定位精度的重要因素。卡爾曼濾波利用目標(biāo)的動態(tài)信息，設(shè)法去掉噪聲的影響，得到一個關(guān)于目標(biāo)位置的好的估計。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
采用多或雙GNSS接收系統(tǒng)的高精度GNSS定位系統(tǒng)，其特征在于：所述GNSS定位系統(tǒng)內(nèi)部采用兩個或多個GNSS接收子系統(tǒng)，GNSS接收子系統(tǒng)均設(shè)置有GPS接收模組，其具體工作步驟如下：（1）.GNSS接收子系統(tǒng)的GPS接收模組接收至少4顆衛(wèi)星的有效信號，并輸出NMEA格式的定位數(shù)據(jù)；（2）.將步驟1獲取的定位數(shù)據(jù)由差分濾波器處理；（3）.將步驟2獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)由GNSS定位誤差時間序列分析器分析處理，建立定位誤差的AR模型；（4）.將步驟3獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)由卡爾曼濾波器進(jìn)行參數(shù)估計；（5）.將步驟4獲取的數(shù)據(jù)以同樣的GPS標(biāo)準(zhǔn)NAMEA格式輸出，得到定位信息。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：易智楨，唐衛(wèi)彬，黎建，
申請(專利權(quán))人：長沙威佳電子科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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