1.一种gnss/mems惯性组合芯片定位算法中的多路径滤波方法,其特征在于,在芯片的导航定位单位中建立两级滤波器:
第一级滤波器用于估计每颗卫星观测量的多路径的值,使用imu计算的伪距做为观测输入;第二级滤波器使用经修正多径后的gnss伪距和多普勒做为观测输入;
两级滤波器均在组合导航芯片的解算单元进行,根据第二级滤波器产生的估计值对mems传感器误差进行修正;钟差与钟漂反馈回gnss跟踪环路所产生的每颗卫星伪距和多普勒观测量,减小伪距部分除多路径误差外的其余误差。
2.根据权利要求1所述的gnss/mems惯性组合芯片定位算法中的多路径滤波方法,其特征在于:
第一级滤波器中根据每颗跟踪到的卫星建立一维滤波器形成滤波器族,每个单一滤波以多路径为待估计量,多路径是真值伪距的偏置,假设其数学模型其为随机常数;imu计算得到的伪距与gnss伪距的差值为滤波器观测更新量;每颗卫星多路径估计的结果在第二级滤波器中使用。
3.根据权利要求2所述的gnss/mems惯性组合芯片定位算法中的多路径滤波方法,其特征在于按照如下步骤:
1.1根据每颗跟踪到的卫星建立一维滤波器形成滤波器族,每个单一滤波以多路径为待估计量;
假设每颗卫星的多路径具有如下动态方程:
xk,i=xk-1,i+vk,i,其中i表示第i颗跟踪的卫星,vk,i假设为零均值高斯噪声;
滤波的预测可表示为:pk,i=pk-1,i+qk,i,其中qk,i为多径的动态噪声,可根据实际建模取值;
第i个多径的滤波在k时刻的新息sk,i可表示为:
sk,i=hk,ipk,ihk,i+rk,i
其中,hk,i,rk,i分别表示滤波的设计矩阵和观测噪声;
滤波增益可表示为:mk,i=pk,i/sk,i
滤波的量测更新的观测量为:zk,i=ρimu,i-ρi
其中,ρimu,i、ρi分别为imu计算得到的第i颗卫星的伪距和gnss产生的原始伪距;imu的伪距和多普勒可推导出以下计算公式
(xi,yi,zi)表示imu的位置,ecef坐标系;(xs,i,ys,i,zs,i)表示第i颗卫星的位置,ecef坐标;
1.2:对gnss每颗星的原始伪距根据第一步结果进行修正;
1.3:检查ρimu,i、ρi之间的差值来判断是否在下一时刻继续运行该颗卫星的滤波器,若卫星跟踪不连续或差值小于门限,则重置该颗星的多径滤波。
4.根据权利要求1所述的gnss/mems惯性组合芯片定位算法中的多路径滤波方法,其特征在于:
第二级滤波算法选用待估计误差作为状态,17维误差状态向量,包含三维位置误差、三维速度误差、三维姿态误差、三轴加速度计零偏、三轴陀螺零偏、接收机的钟差与钟漂。
5.根据权利要求4所述的gnss/mems惯性组合芯片定位算法中的多路径滤波方法,其特征在于,建立第二级组合导航滤波器:
组合滤波算法选用待估计误差作为状态,17维误差状态向量,包含三维位置误差、三维速度误差、三维姿态误差、三轴加速度计零偏、三轴陀螺零偏、接收机的钟差与钟漂;
使用卫星的伪距和多普勒为滤波器观测量
则每一对伪距和多普勒观测量为
其中,ρimu,fdopp-imu分别为imu计算得到的伪距和多普勒,ρi,fidopp-gps为第i颗卫星的伪距和多普勒测量值,m表示m颗有效卫星;
其中imu的伪距和多普勒可推导出以下计算公式
其中(vins,x,vins,y,vins,z)表示imu的速度,ecef坐标系;(vsv,xi,vsv,yi,vsv,zi)表示第i颗卫星的速度,ecef坐标系;λ为该卫星信号的波长;(eix,eiy,eiz)为第i颗星的视距向量;
其对应的设计矩阵可写为
其中e为由当前估计位置和卫星位置所决定的视距向量组成的视距矩阵。
6.根据权利要求1-5任一所述的gnss/mems惯性组合芯片定位算法中的多路径滤波方法,其特征在于:还包括反馈校正传感器误差步骤。
7.根据权利要求6所述的gnss/mems惯性组合芯片定位算法中的多路径滤波方法,其特征在于:还包括反馈校正时钟误差步骤,即在下一时刻的gnss原始伪距中移除钟差,在gnss原始多普勒中移除钟漂。