一种基于GNSS相对定位的事故车辆精密定位方法与流程

本发明主要涉及到卫星定位领域，特指一种基于gnss相对定位的事故车辆精密定位方法。

背景技术：

随着卫星定位技术(如gps、glonass以及北斗系统等)的快速发展，其应用已经涉及现代生活、生产的众多领域。目前，卫星定位的单点定位精度可以做到米级，通过各种局域的或者广域的差分，可以实现亚米级定位。

卫星定位接收机的定位结果，常常是相对于某种地球坐标系的。但在很多应用领域，人们往往更关心的是运动载体自身的相对运动轨迹；虽然可以直接通过接收机定位结果，进行处理获得这种相对运动轨迹，但其精度有限。

对于交通事故中的车辆，如果能够得到每个车辆相对自身的精确运动轨迹，则对于分析事故责任，事故原因具有重要的意义。但显然，单点定位或者采用局域或者广域差分方法得到的轨迹，其精度是不够的。而基于载波相位处理的定姿应用，其使用多个天线，但要求天线间的安装是相对固定的，不适用于事故车辆的单天线应用；而传统基于历元差分的载波相位处理，其定位结果是相对于全局参考坐标系如地球坐标系的，因此存在全局坐标系到载体矢量的求解问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、易实现和推广、精度高的基于gnss相对定位的事故车辆精密定位方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于gnss相对定位的事故车辆精密定位方法，其包括以下步骤：

s1：预先在车辆上安装输出载波相位信息的gnss接收机，并实时采集gnss接收机输出的载波相位；

s2：对相邻历元的载波相位进行历元间和卫星间差分，得到双差载波相位，并确定双差载波相位的整周模糊度；

s3：根据得到的双差载波相位集合，计算历元间的车辆相对位置关系；

s4：以其中某一历元时相对应的车辆的位置作为坐标原点，根据历元间的位置关系，计算相对于坐标原点的完整运动轨迹。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤s2中，假设表示接收机收到的第n个历元上第l颗gnss卫星的载波相位值，则双差载波相位的计算为：

这里，为第m个历元和第k个历元之间第i颗gnss卫星到第j颗gnss卫星的双差模糊度，为未知的整数，为第m个历元和第k个历元之间第i颗gnss卫星到第j颗gnss卫星的双差载波相位测量。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤s2中，采用整周模糊度求解算法计算得到。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤s3中，设在相邻历元k和k+1上，用户在地球坐标系上的位置差为uk，就是根据下述方程组，求解uk：

其中：λ为载波相位对应射频的波长，为历元k和k+1上以j卫星为参考星的i卫星对应的双差载波相位，表示用户到第n个历元第l颗gnss卫星的单位视线矢量，为第n个历元第l颗gnss卫星位置，j为选定的差分参考卫星编号，i为所有可见卫星的编号集合。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤s4中，假设坐标系原点取k历元的用户位置pk，坐标轴的朝向与地球坐标系一致，则：

pk＝[000]^t(3)

对于k历元之前的历元i，在该历元时用户在该坐标系中的位置pi为：

对于k历元之前的历元i，在该历元时用户在该坐标系中的位置pi为：

这里，um为根据(2)式计算得到的历元m和m+1之间的位置差。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的一种基于gnss相对定位的事故车辆精密定位方法，与现有基于单点定位以及传统基于差分载波相位的方法相比，不需要计算载体相对于地球的绝对位置，精度高。

2、本发明的一种基于gnss相对定位的事故车辆精密定位方法，不仅可用于车辆事故过程的相对轨迹确定，对于其他室外各种载体相对自身的短距离运动轨迹确定问题，均可以通过该方法来解决。因此该方法具有一定的通用性。

3、本发明的一种基于gnss相对定位的事故车辆精密定位方法，与传统的单点定位及远距离差分如rtk相比，由于采用了历元差分，并建立了以载体自身为坐标系原点的参考坐标系，因此可以大大提高车辆不同时刻的相对定位精度，从而大大提高事故过程中车辆运行轨迹的精度。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种基于gnss相对定位的事故车辆精密定位方法，包括以下步骤：

s1：预先在车辆上安装可输出载波相位信息的gnss接收机，并实时采集gnss接收机输出的载波相位；

s2：对相邻历元的载波相位进行历元间和卫星间差分，得到双差载波相位，并确定双差载波相位的整周模糊度；

s3：根据得到的双差载波相位集合，计算历元间的车辆相对位置关系；

s4：以其中某一历元时相对应的车辆的位置作为坐标原点，根据历元间的位置关系，计算相对于坐标原点的完整运动轨迹。

在具体应用实例中，上述步骤s2中的对相邻历元的载波相位进行历元间和卫星间差分，得到双差载波相位，并确定双差载波相位中的整周模糊度。假设表示接收机收到的第n个历元上第l颗gnss卫星的载波相位值，则双差载波相位的计算为：

这里，为第m个历元和第k个历元之间第i颗gnss卫星到第j颗gnss卫星的双差模糊度，为未知的整数，为第m个历元和第k个历元之间第i颗gnss卫星到第j颗gnss卫星的双差载波相位测量，可采用某种整周模糊度求解算法计算得到。这里整周模糊度求解算法，为本领域内公知，在此就不再赘述。

在具体应用实例中，上述步骤s3中根据得到双差载波相位集合，计算历元间的车辆相对位置关系，是指设在相邻历元k和k+1上，用户在地球坐标系上的位置差为uk，就是根据下述方程组，求解uk：

其中：λ为载波相位对应射频的波长，为历元k和k+1上以j卫星为参考星的i卫星对应的双差载波相位，表示用户到第n个历元第l颗gnss卫星的单位视线矢量，为第n个历元第l颗gnss卫星位置，j为选定的差分参考卫星编号，i为所有可见卫星的编号集合。

在具体应用实例中，上述步骤s4中以其中某一历元时相对应的车辆的位置作为坐标原点，根据历元间的位置关系，计算相对于坐标原点的完整运动轨迹，假设坐标系原点取k历元的用户位置pk，坐标轴的朝向与地球坐标系一致，则：

pk＝[000]^t(3)

对于k历元之前的历元i，在该历元时用户在该坐标系中的位置pi为：

对于k历元之前的历元i，在该历元时用户在该坐标系中的位置pi为：

这里，um为根据(2)式计算得到的历元m和m+1之间的位置差。

由上可知，本发明的原理是：结合车辆过程轨迹更关心相对自身的运动轨迹这一核心，将过程中某个历元对应的车辆位置作为相对运动轨迹的坐标系原点，从而将传统的相对于地球坐标系的定位问题，转化为自身的相对定位问题，并融合载波相位历元差分可实现高精度相对定位这一技术，实现车辆事故过程轨迹的精密确定。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。