细 说明。
[0045]图2是本发明技术方案的原理流程示意图，如图所示，包括以下步骤：
[0046]步骤S1，根据星间距离计算用户观测卫星伪距最大差值。图1图解星间距离与最大 伪距差值之间的关系，因此可以利用星间距离计算获得最大伪距差值，用于后续约束搜索 空间。图3给出算例星空图，共7颗卫星可见，分别为卫星2，12，14,24,25,29和31。
[0047]步骤S2,根据本发明中的选星准则选择3颗卫星以减小搜索空间。
[0048] 步骤S3,遍历3颗卫星所有可能的整毫秒伪距组合，当假设卫星整毫秒伪距后，结 合小数伪距，可以重构伪距信息，结合高程辅助假设，可以按照传统高程辅助方法进行最小 二乘定位。高程辅助定位时，可以看作在原点位置存在一颗卫星，在伪距观测方程中存在一 个高程的伪观测量。由于仅用于粗定位，可以假设高程为〇米。线性化的观测方程如下所示。
[0050] 其中，广=(/:,/;/:)为卫星i到用户的单位视线矢量， /7 = (〃;，〃,，〃_；)表示用户位置，Λ A表示给定高程与估计高程预测差值。
[0051] 最小二乘估算用户位置后，伪距的伪距残差可以根据如下公式计算，其中t表示 卫星位置，广产"为卫星i的小数伪距，1^,^为以米为单位的伪距模糊值。
[0053]本地时间偏差拉偏5秒时，按发明方法选择的3颗卫星为14,25,29三颗卫星，且计 算得到的3个最大伪距差值门限分别为12,14和14毫秒。因此候选搜索空间为569。搜索定位 后结果的伪距残余平方和的平方根如图4所示。
[0054] 步骤S4,利用残余平方和的平方根最小准则选择最合理的用户位置。有图4可以看 出，正确的伪距模糊组合下的伪距残余平方和的平方根明显小于错误整毫秒模糊组合。
[0055] 步骤S5，在选择最合理概略位置后，可以通过选择参考卫星的方法避免由未知的 共有偏差引起的翻转问题，同时计算得到所有卫星的相对伪距值。
[0056] 步骤S6,使用五状态的免时算法估算用户位置并根据定位后残余检验最终定位结 果的合理性，由于5状态方程存在5维未知量，因此在观测卫星数大于5且定位残差小于设定 门限值时，认为定位结果可信，否则认为不可信。五状态在传统四状态的用户三维位置、接 收机公用偏差的基础上增加本地绝对时间偏差ST U状态。表示为[X y z Stu STU]T线性化观 测方程为。
[0058]尹表示卫星i的速度。
[0059]综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何 本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发 明的保护范围当视权利要求书界定的范围为准。
【主权项】
1. 一种基于星间距离压缩的模糊捜索GPS接收机粗时定位方法，其特征在于，包括w下 步骤： 步骤S1，根据星间距离计算用户观测卫星伪距最大差值；狂> 其中，Re为用户到地屯、地固坐标系下坐标原点的距离，Lij为卫星巧日卫星j的星间距离， Ri，Rj分别为卫星i和j到坐标原点距离并假设Rj>Ri;A戶表示地面用户观测卫星i和j之 间的最大伪距差值； 在计算伪距最大差值时增加固定值W确保获得的伪距最大差值的正确性，如下公式所 示：(2) 其中「·1表示向上取整操作，常数d设为0.5毫秒； 步骤S2,为减小捜索空间，选择3颗卫星结合高程假设估计用户概略位置； 步骤S3,结合步骤1计算结果遍历3颗卫星所有可能的整毫秒伪距组合，使用最小二乘 方法估计用户位置，并计算所有候选结果相对应的卫星伪距残差； 步骤S4,假设步骤3中遍历获得N组整毫秒组合W及N个定位结果W及伪距残余信息，本 步骤根据定位残余信息，采用定位后伪距残余平方和的平方根最小准则选择最合理的概略 位置和毫秒伪距整数模糊组合； 步骤S5,在选择最合理概略位置后，可通过选择参考卫星的方法避免由未知的共有偏 差引起的翻转问题，同时计算得到所有卫星的完整伪距值； 步骤S6,使用包含本地时间绝对偏差的五状态的免时算法估算用户位置并根据定位后 残余检验最终定位结果的合理性，当可用卫星数大于等于6颗且当残差小于设定口限值时， 认为定位结果合理。2. 根据权利要求1所述的基于星间距离压缩的模糊捜索GPS接收机粗时定位方法，其特 征在于，步骤S2中，信号捕获后能获得亚毫秒伪距，信号位同步后能够获得亚20毫秒伪距， 在运两种情况下的选星方法分别为： 1)亚20毫秒伪距情况 在所有可视卫星中选择3颗卫星组成子集，所有可能的组合形成新的选星集合A，则在 亚20毫秒条件下可采用最小GDOP准则，如公式(3);计算GDOP时使用的用户位置可采用所有 可见卫星在地面上的投影；0) 其中，e功集合A中元素，触斑^表示采用采用卫星组合θι结合高程辅助时计算的GDOP 值； 2)亚毫秒伪距情况 在亚毫秒伪距情况下，即使选取3颗卫星进行粗定位，模糊组合数也较大；忽略亚毫秒 部分，假设3颗卫星两两之间的最大伪距差值由小到大排列为[x，y，z]，那么此种情况下的， 伪距整数捜索空间可W直接由下式计算；兼顾星座构型，在亚毫秒伪距情况下，粗定位3颗卫星的选星准则描述如下：其中:λ用于约束GD0P值上限，λ取值为3。3. 根据权利要求1所述的基于星间距离压缩的模糊捜索GPS接收机粗时定位方法，其特 征在于，步骤S3中，最小二乘估算用户位置后，伪距的伪距残差可根据如下公式计算：(6) 其中？.表示卫星i的位置，:?苯示估算的用户位置，戶为卫星i的小数伪距，Li,ms为W 米为单位的伪距模糊值，Stu表示接收机钟差。4. 根据权利要求1所述的基于星间距离压缩的模糊捜索GPS接收机粗时定位方法，其特 征在于，步骤S6中，所述五状态是在四状态的用户Ξ维位置、接收机公用偏差的基础上增加 本地绝对时间偏差δΤυ状态，表示为[X y Z 5tu δΤυ]τ线性化观测方程为；巧） r表示卫星i的速度。
【专利摘要】传统的粗时定位方法需要概略位置进行辅助。针对概略位置未知的情况，利用导航信号空间传输的有限性，本发明提出一种基于星间距离压缩的模糊搜索GPS接收机粗时定位方法，以扩展传统粗时定位方法的应用范围，并利用星间距离压缩搜索空间。首先根据星间距离计算卫星间最大伪距差值范围。其次，选择三颗卫星结合高程对所有的模糊组合情况进行粗定位，并根据定位后所有卫星的伪距残余选择最合理的模糊组合和定位结果。然后根据粗定位结果恢复所有卫星的伪距模糊。最后使用五状态的免时定位技术估计用户位置。本发明能够在概略位置未知时实现粗时定位，拓展粗时定位的应用范围。
【IPC分类】G01S19/44
【公开号】CN105572711
【申请号】CN201510957469
【发明人】刘文祥, 靖守让, 陈华明, 吴鹏, 徐博, 王扬钧, 黄龙, 苏映雪, 李彩华
【申请人】中国人民解放军国防科学技术大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月18日