專(zhuān)利名稱(chēng)：一種單頻載波相位定位的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種單頻載波相位定位的方法及裝置。
背景技術(shù)：
只有Ll波段數(shù)據(jù)進(jìn)行定位時(shí)，屬于單頻載波相位定位方法，該方法由使用模糊度 參數(shù)和位置等其他參數(shù)一起估計(jì)進(jìn)行定位。由于單頻單點(diǎn)定位無(wú)法像雙頻、差分定位那樣 消除大部分誤差，當(dāng)數(shù)據(jù)沒(méi)有進(jìn)行預(yù)處理或數(shù)據(jù)存在誤差時(shí)，對(duì)單頻載波相位定位方法的 定位結(jié)果的精度有著非常大的影響。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種單頻載波相位定位的方法及裝置，以提高單頻載波相 位定位方法的定位結(jié)果的精度。
所述單頻載波相位定位的方法，包括
對(duì)進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；
對(duì)所述預(yù)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差更正；
采用濾波法對(duì)所述進(jìn)行誤差改正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)；
所述單頻載波相位定位的前后定位結(jié)果之差不大于預(yù)定誤差時(shí)，輸出單品載波相 位定位的結(jié)果。
優(yōu)選地，所述方法還包括所述單頻載波相位定位的前后定位結(jié)果之差大于預(yù)定 誤差時(shí)，采用濾波法對(duì)所述進(jìn)行誤差改正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。
優(yōu)選地，對(duì)進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理包括
對(duì)所述進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行周跳探測(cè)；
探測(cè)所述進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)沒(méi)有周跳時(shí)，對(duì)所述進(jìn)行周跳探測(cè)的數(shù)據(jù) 進(jìn)行粗差挑除。
優(yōu)選地，對(duì)所述預(yù)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差更正包括
對(duì)所述預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行電離層延遲誤差更正；
對(duì)進(jìn)行電離層延遲誤差更正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)流層延遲誤差更正。
所述單頻載波相位定位的裝置，包括
數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，用于對(duì)進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；
誤差更改單元，用于對(duì)所述預(yù)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差更正；
參數(shù)估計(jì)單元，用于采用濾波法對(duì)所述進(jìn)行誤差改正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)；
定位結(jié)果輸出單元，用于在所述單頻載波相位定位的前后定位結(jié)果之差不大于預(yù) 定誤差時(shí)，輸出單品載波相位定位的結(jié)果。
優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元包括
第一數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，用于對(duì)所述進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行周跳探測(cè)；3
第二數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，用于當(dāng)探測(cè)所述進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)沒(méi)有周跳 時(shí)，對(duì)所述進(jìn)行周跳探測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行粗差挑除。
優(yōu)選地，所述誤差更改單元包括
第一誤差更改單元，用于對(duì)所述預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行電離層延遲誤差更正；
第二誤差更改單元，用于對(duì)進(jìn)行電離層延遲誤差更正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)流層延遲誤 差更正。
從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的單頻載波相位定位的方法中對(duì)定位的數(shù)據(jù) 進(jìn)行預(yù)處理，并在預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差更正，并采用濾波法進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，最后再將定 位結(jié)果輸出，提高了單頻載波相位定位方法的定位結(jié)果的精度。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的一種單頻載波相位定位的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種單頻載波相位定位的方法，以提高單頻載波相位定位方 法的定位結(jié)果的精度。
所述單頻載波相位定位的方法，如圖1所示，包括
步驟Si、對(duì)進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；
步驟S2、對(duì)所述預(yù)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差更正；
步驟S3、采用濾波法對(duì)所述進(jìn)行誤差改正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)；
步驟S4、所述單頻載波相位定位的前后定位結(jié)果之差不大于預(yù)定誤差時(shí)，輸出單 品載波相位定位的結(jié)果。
所述方法還包括步驟S5、所述單頻載波相位定位的前后定位結(jié)果之差大于預(yù)定 誤差時(shí)，采用濾波法對(duì)所述進(jìn)行誤差改正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。
其中，步驟Sl具體包括
對(duì)所述進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行周跳探測(cè)；
探測(cè)所述進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)沒(méi)有周跳時(shí)，對(duì)所述進(jìn)行周跳探測(cè)的數(shù)據(jù) 進(jìn)行粗差挑除。
單頻載波定位中，數(shù)據(jù)預(yù)處理的好壞直接影響定位精度，其關(guān)鍵就是要準(zhǔn)確可靠 的探測(cè)出相位觀測(cè)值中的周跳與粗差。目前比較有效的周跳探測(cè)方法大都是基于雙頻觀測(cè) 值的，適用于單頻相位觀測(cè)值周跳的探測(cè)與修復(fù)方法目前主要有高次差法、多項(xiàng)式擬合法、多普勒法、小波變化法和卡爾曼濾波法等。本實(shí)施例綜合使用多普勒法與多項(xiàng)式擬合法進(jìn) 行周跳探測(cè)。
多普勒法采用以下模型來(lái)探測(cè)周跳
( 1 )
其中，在式(1)中，ΔΝ表示在時(shí)間間隔At內(nèi)的周跳；％，分別表示第k與 第k+Ι個(gè)歷元的載波相位觀測(cè)值；Dk，Dw表示多普勒觀測(cè)值。如果求得|ΔΝ| > ξ (ξ為 給定值)，認(rèn)為當(dāng)前歷元觀測(cè)值存在周跳，其周跳估值為△ N，反之則認(rèn)為無(wú)周跳發(fā)生。
多項(xiàng)式擬合法是使用最小二乘法將連續(xù)若干個(gè)無(wú)周跳的相位觀測(cè)值按多項(xiàng)式進(jìn) 行擬合，根據(jù)擬合的多項(xiàng)式系數(shù)來(lái)外推下一個(gè)歷元的載波相位觀測(cè)值，并與i時(shí)刻的實(shí)際 觀測(cè)值相比較，兩者之差若大于某一閾值(3倍的標(biāo)準(zhǔn)差)，就認(rèn)為該歷元可能發(fā)生周跳，用 外推的整周計(jì)數(shù)去取代可能有周跳的實(shí)際觀測(cè)值，但不足一周的部分仍然保持不變。反之 則認(rèn)為無(wú)周跳發(fā)生。去掉最早的那個(gè)觀測(cè)值，加入第i時(shí)刻的“觀測(cè)值”，繼續(xù)上述過(guò)程進(jìn)行 多項(xiàng)式擬合，外推i+Ι時(shí)刻的觀測(cè)值并與i+Ι時(shí)刻的實(shí)際觀測(cè)值相比較，若兩者之差仍大于 這一閾值，則認(rèn)為i歷元上有周跳，若兩者之差不超限，則認(rèn)為i歷元上的觀測(cè)值為野值，將 其剔除。
在探測(cè)到周跳后，用估計(jì)得到的ΔΝ進(jìn)行修復(fù)，將修復(fù)后的值作為下一步濾波估 計(jì)的初值重新估計(jì)。
為了提高偽距的定位精度，在沒(méi)有周跳情況下，用載波相位平滑偽距以得到精度 較高的平滑偽距。采用動(dòng)態(tài)遞推法，只要?dú)v元數(shù)大于1就可以遞推地進(jìn)行載波平滑偽距。
記Φ = λφ (單位為米)，則同一顆衛(wèi)星的偽距Λ和載波相位OiG為歷元序號(hào))，從 歷元1至歷元η (η ^ 2)存在如下近似關(guān)系
β —β,=Φ —Φ,， =、,2,·..,η(2)
于是，第η個(gè)歷元的平滑偽距死為
八二(6+^+- + ^)/^ + 0^-(0),+(1)2+- + (1),,)//1(3)
為了實(shí)時(shí)平滑方便，上式可重寫(xiě)為以下遞歸形式
pn =Pjn + (ρη_{ + Φ - Φ _, )\n-\)ln(4)
從上式可知，如果載波相位沒(méi)有發(fā)生周跳，那么平滑后的偽距將具有比原始觀測(cè) 偽距低的噪聲和多徑誤差。且隨著歷元數(shù)的增加，平滑效果將會(huì)更好。
同所有的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法一樣，單頻載波定位受到一系列誤差的影響，要想 提高定位精度，必須對(duì)誤差進(jìn)行改正。本發(fā)明實(shí)施例綜合使用相位/偽距半和改正與 Klobuchar模型來(lái)處理電離層延遲誤差。
其中，電離層延遲誤差改正的方法具體為
由于單頻載波定位無(wú)法通過(guò)雙頻組合觀測(cè)值消除電離層延遲誤差的影響，因此電 離層延遲誤差是單頻載波相位定位的最主要的誤差源之一。這里采用Klobuchar模型來(lái)削 弱單頻偽距觀測(cè)值中的電離層影響，其計(jì)算步驟如表1所示。
表IKlobuchar模型計(jì)算步驟5
已知值用戶的大地緯度％和經(jīng)度Au GPS衛(wèi)星的高度角五和方位角A 廣播星歷系數(shù)α,和1)計(jì)算地球角Ψ ==°·0137 -0.022 ￡ + 0.112)計(jì)算電離層fPl~φυ+χ￥ cos A下點(diǎn)緯度if φι > QA\6,then φ, =0.416 if φ, <-0.416, then φ, =-0.4163)計(jì)算電離層入丨:,Ψ sin =4 + cos約下點(diǎn)經(jīng)度4)計(jì)算地磁緯^Pm=φ,十0.064cos(為-1.617)度5)計(jì)算地方時(shí)t =4.32 χ ΙΟ4、+ GPStimeif t>S6400,thent = t-S6400_is< OJhen t=t+ 864006)計(jì)算傾斜因F ==1.0+ 16.0 χ (0.53-￡)3子7)計(jì)算電離層 時(shí)間延遲wherf-(5xl0—'') ι/|.τ >1.57 F 5x10 " + '/H<··57 e 2ττ( —50400) ‘
表中的Cii, Pi 衛(wèi)星導(dǎo)航電文給出。上表中的角度單位為弧度，時(shí)間單位為秒。
對(duì)流層延遲誤差改正具體為
對(duì)流層影響變化較為平緩，先利用Saastamonien模型及Niell投影函數(shù)改正，再 用隨機(jī)游走的方法估計(jì)其殘余影響。
對(duì)流層延遲可用天頂方向的干、濕分量延遲及其相應(yīng)的投影函數(shù)表示
Δ Dtrop = ADz, dryMdry (E) + Δ Dz, wetMwet (E)
ADzjdry, ADjwet分別為天頂方向?qū)α鲗痈?、濕分量延遲，表示如下 A ^ 0.002077尸_6] ^ =綱Ar,e (0.2789 Λ[。。67]妨-=廁 1丁 + 叫
其中，P，e, T分別為測(cè)站大氣壓力(毫巴)、水汽壓(毫巴)和大氣溫度(開(kāi))， ·(Φ，Ιι)是緯度和高程的函數(shù)，
f(φ , h) = 1-0. 00266cos (2 Φ)_0· 00028h
Mdry(E)，Mwet(E)分別為干、濕分量投影函數(shù)，其中E為衛(wèi)星高度角(度)。這里采 用Niell投影函數(shù)。
Niell干分量投影函數(shù)Mdry (E)
權(quán)利要求
1.一種單頻載波相位定位的方法，其特征在于，包括 對(duì)進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理； 對(duì)所述預(yù)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差更正；采用濾波法對(duì)所述進(jìn)行誤差改正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)；所述單頻載波相位定位的前后定位結(jié)果之差不大于預(yù)定誤差時(shí)，輸出單品載波相位定 位的結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括所述單頻載波相位定位的前后定 位結(jié)果之差大于預(yù)定誤差時(shí)，采用濾波法對(duì)所述進(jìn)行誤差改正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，對(duì)進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行 預(yù)處理包括對(duì)所述進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行周跳探測(cè)；探測(cè)所述進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)沒(méi)有周跳時(shí)，對(duì)所述進(jìn)行周跳探測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行 粗差挑除。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，對(duì)所述預(yù)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差更正包括對(duì)所述預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行電離層延遲誤差更正； 對(duì)進(jìn)行電離層延遲誤差更正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)流層延遲誤差更正。
5.一種單頻載波相位定位的裝置，其特征在于，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，用于對(duì)進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理； 誤差更改單元，用于對(duì)所述預(yù)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差更正； 參數(shù)估計(jì)單元，用于采用濾波法對(duì)所述進(jìn)行誤差改正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)； 定位結(jié)果輸出單元，用于在所述單頻載波相位定位的前后定位結(jié)果之差不大于預(yù)定誤 差時(shí)，輸出單品載波相位定位的結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元包括第一數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，用于對(duì)所述進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行周跳探測(cè)； 第二數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，用于當(dāng)探測(cè)所述進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)沒(méi)有周跳時(shí)，對(duì) 所述進(jìn)行周跳探測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行粗差挑除。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述誤差更改單元包括 第一誤差更改單元，用于對(duì)所述預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行電離層延遲誤差更正；第二誤差更改單元，用于對(duì)進(jìn)行電離層延遲誤差更正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)流層延遲誤差更正。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種單頻載波相位定位的方法，包括對(duì)進(jìn)行單頻載波相位定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；對(duì)所述預(yù)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差更正；采用濾波法對(duì)所述進(jìn)行誤差改正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)；所述單頻載波相位定位的前后定位結(jié)果之差不大于預(yù)定誤差時(shí)，輸出單品載波相位定位的結(jié)果。提高了單頻載波相位定位方法的定位結(jié)果的精度。
文檔編號(hào)H04L27/00GK102035774SQ200910196400
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者余超, 朱秋芳, 楊詩(shī)明, 賈廣沂 申請(qǐng)人:上海伽利略導(dǎo)航有限公司