一种UWB测距辅助GNSS动对动基线模糊度固定方法

本发明属于卫星导航定位领域，具体涉及一种uwb测距辅助gnss动对动基线模糊度固定方法。

背景技术：

1、城市智能交通、车辆编队形式、协同定位等应用场景，均需要车辆之间的高精度相对位置。为了解决上述问题，基于uwb（ultra wide band，超宽带）测距的地面定位系统等方案被提出。通过大范围布设uwb地面基站，然后在车辆上布设uwb标签，从而实现车辆的高精度定位，进而实现车辆间的相对位置确定。但这种方式依赖于大范围提前布设的基准站，基础建设成本高。因此，如何有效平衡成本和精度需求，设计一种能够有效提高城市中车辆编队相对定位的方案十分迫切。

2、gnss载波差分相对定位技术在移动载体上安装gnss天线和接收机，并构建通讯数据链，将gnss数据汇总进行载波差分定位解算，通过固定模糊度，可以实现厘米级精度的车辆间的相对位置测定。但在城市复杂环境中，城市高楼、树木等对gnss信号存在遮挡、反射等影响，使得gnss的观测质量不稳定，相对定位解算精度难以保障，严重影响城市中gnss相对定位的应用效能。

3、uwb测距gnss载波差分相对定位技术在移动载体上安装gnss天线、接收机和uwb测距模块，并构建通讯数据链，将gnss数据汇总进行载波差分定位解算，uwb测距值辅助位置参数解算，可以提高车辆间的相对定位精度。然而处理差分观测值实现厘米级相对定位的关键是模糊度得到固定，但该方法中，uwb的测距值未能充分辅助模糊度固定，当解算坐标的初始值精度较差时，还会给观测方程带来误差，当前方法难以避免这一问题。

技术实现思路

1、为解决城市复杂环境中gnss信号在受到遮挡、反射时，基于gnss的相对定位技术难以保证精度，此时无法有效服务于车辆编队成员之间相对定位的问题，以及解决如何利用uwb测距辅助gnss基线模糊度固定，实现车辆间高精度相对定位，改善在卫星数量稀少、伪距多路径误差较大时的gnss动对动相对定位的模糊度固定困难、定位精度低的问题，本发明提供一种uwb测距辅助gnss动对动基线模糊度固定方法，

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种uwb测距辅助gnss动对动基线模糊度固定方法，包括如下步骤：

4、步骤（1）通过事先动态试验，在开阔环境下利用gnss精确测定的差分基线长度，对uwb测距系统的测距误差和随机误差进行建模分析，确定系统误差模型参数；

5、步骤（2）在使用阶段，对uwb测距值进行实时的系统误差补偿，并且根据系统误差补偿后的uwb测距值的精度水平赋予uwb测距值合适的权重；

6、步骤（3）采用uwb测距系统测量的时变的基线长度进行gnss基线的双差模糊度求解，辅助模糊度备选解的剔除和判别，实现gnss基线的双差模糊度的快速准确固定，从而得到高精度的基线坐标的模糊度固定解。

7、对比传统的电离层闪烁监测方法，本发明具有以下有益效果：

8、（1）本发明通过滤波估计uwb测距系统偏差，可以提高测距值精度；

9、（2）本发明通过对uwb测距值赋权，能够合理利用uwb测距信息；

10、（3）本发明采用基线长度约束的整数最小二乘模糊度搜索算法，能够严格利用距离约束辅助模糊度搜索，从而使得uwb/gnss组合的相对定位系统能够充分利用观测信息，获得高可靠的解算结果。

技术特征：

1.一种uwb测距辅助gnss动对动基线模糊度固定方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种uwb测距辅助gnss动对动基线模糊度固定方法，其特征在于，所述步骤（1）包括：

3.根据权利要求2所述的一种uwb测距辅助gnss动对动基线模糊度固定方法，其特征在于，所述步骤（2）中，赋予uwb测距值合适的权重包括：

4.根据权利要求3所述的一种uwb测距辅助gnss动对动基线模糊度固定方法，其特征在于，所述步骤（3）中，在车辆实时运动过程中，uwb测距系统实时测量车辆间的距离，并进行uwb测距值的实时误差修正，将实时误差修正后的uwb测距值作为约束信息辅助gnss动对动基线模糊度解算，包括：给出基线长度约束信息以及gnss差分观测信息的观测模型；基于gnss差分观测信息、实时误差修正后的uwb测距值，使用基线长度加权约束的整数最小二乘模糊度搜索方法，求解双差模糊度，并确定基线坐标的模糊度固定解；所述gnss差分观测信息包括双差伪距观测值、双差载波观测值。

5.根据权利要求4所述的一种uwb测距辅助gnss动对动基线模糊度固定方法，其特征在于，所述基于上述gnss差分观测信息、实时误差修正后的uwb测距值，使用基线长度加权约束的整数最小二乘模糊度搜索方法，求解双差模糊度，并确定基线坐标参数的模糊度固定解包括：

技术总结
本发明提供一种UWB测距辅助GNSS动对动基线模糊度固定方法，属于卫星导航定位领域，能够基于UWB测距辅助GNSS基线模糊度固定，实现车辆间高精度相对定位。其中，相对运动的两个车辆上分别安装UWB，UWB测距系统测量车辆与车辆之间的相对距离，即基线长度，利用UWB测量的基线长度辅助GNSS动对动基线的单历元载波模糊度解算，基线长度约束的强度由UWB测距精度决定。本发明能够提高模糊度固定率，从而提高相对定位精度。

技术研发人员：高铭,徐颖,房志博,陈夏兰,袁超,葛建
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16