一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精度評(píng)估方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精度評(píng)估方法，包括步驟：獲取至少四顆可見衛(wèi)星在空間的準(zhǔn)確位置并計(jì)算接收機(jī)到所述可見衛(wèi)星的精確距離；根據(jù)牛頓迭代和最小二乘法解算出定位值；計(jì)算出每顆可見星的偽距測(cè)量誤差，并利用所述偽距測(cè)量誤差對(duì)所述定位值進(jìn)行精度評(píng)估。本發(fā)明采用在不知道點(diǎn)的真實(shí)位置的情況下，能進(jìn)行實(shí)時(shí)精度評(píng)估的方法。采用了矢量精度、標(biāo)量精度及其兩者結(jié)合的精度評(píng)估方式，大大提供了精度評(píng)估的準(zhǔn)確性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)評(píng)估計(jì)算，給測(cè)試人員提供良好的測(cè)試數(shù)據(jù)。同時(shí)，本發(fā)明還提供一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精度評(píng)估系統(tǒng)。
【專利說明】一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精度評(píng)估方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，特別涉及一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精度評(píng)估方法及系 統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，世界各國(guó)研發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已投入使用，如GPS、GLINASS、BD等。系統(tǒng)的 精度評(píng)估不僅是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，而且用戶在通過衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行定 位時(shí)，也需要對(duì)所使用的系統(tǒng)定位精度進(jìn)行評(píng)估，以確保所使用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精 度能夠滿足自己的定位精度要求。
[0003] 描述衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度的方法有很多種，比較常用的有圓概率誤差（CEP)、2 倍距離均方根誤差（2DRMS)、二維水平標(biāo)準(zhǔn)差、等效距離誤差結(jié)合精度衰減因子值精度評(píng)估 等，其他方法還包括簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)描述。而上述方法都是后續(xù)計(jì)算，即在已知點(diǎn)真實(shí)位置的情 況下進(jìn)行精度評(píng)估，當(dāng)前尚沒有采用在不知道點(diǎn)的真實(shí)位置的情況下，能進(jìn)行實(shí)時(shí)精度評(píng) 估的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于上述情況，本發(fā)明提出了一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精度評(píng)估方法，該方法主 要計(jì)算接收機(jī)到所述可見衛(wèi)星的精確距離后，利用牛頓迭代和最小二乘法解算出定位值； 再計(jì)算出每顆可見星的偽距測(cè)量誤差，利用所述偽距測(cè)量誤差對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)的定位值進(jìn)行精 度評(píng)估。在精度評(píng)估時(shí)，采用了矢量精度、標(biāo)量精度及其兩者結(jié)合的精度評(píng)估方式，大大提 高了精度評(píng)估的準(zhǔn)確性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)評(píng)估計(jì)算，給測(cè)試人員提供良好的測(cè)試數(shù)據(jù)。
[0005] -種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精度評(píng)估方法，包括步驟：獲取至少四顆可見衛(wèi)星在空間 的準(zhǔn)確位置并計(jì)算接收機(jī)到所述可見衛(wèi)星的精確距離；根據(jù)牛頓迭代和最小二乘法解算出 定位值；計(jì)算出每顆可見星的偽距測(cè)量誤差，并利用所述偽距測(cè)量誤差對(duì)所述定位值進(jìn)行 精度評(píng)估，所述精度包括矢量精度以及標(biāo)量精度。
[0006] 進(jìn)一步地，若所述矢量精度超過預(yù)設(shè)矢量精度閾值，則舍棄所述定位值。
[0007] 進(jìn)一步地，本發(fā)明還可以包括步驟：若所述矢量精度值超過矢量精度閾值且所述 標(biāo)量精度值超過標(biāo)量精度閾值，則舍棄所述定位值。
[0008] 本發(fā)明還公開了一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精度評(píng)估系統(tǒng)，包括：衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取模塊， 用于獲取至少四顆可見衛(wèi)星在空間的準(zhǔn)確位置并計(jì)算接收機(jī)到所述可見衛(wèi)星的精確距離； 數(shù)據(jù)解算模塊，用于根據(jù)所述接收機(jī)到所述可見衛(wèi)星的精確距離，利用牛頓迭代和最小二 乘法解算出定位值，精度評(píng)估模塊，用于計(jì)算出每顆可見星的偽距測(cè)量誤差，并利用所述偽 距測(cè)量誤差對(duì)數(shù)據(jù)解算模塊所解算出的定位值進(jìn)行精度評(píng)估，所述精度包括矢量精度以及 標(biāo)量精度。
[0009] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用在不知道點(diǎn)的真實(shí)位置的情況下，能進(jìn)行實(shí)時(shí)精度 評(píng)估的方法。采用了矢量精度、標(biāo)量精度及其兩者結(jié)合的精度評(píng)估方式，大大提高了精度評(píng) 估的準(zhǔn)確性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)評(píng)估計(jì)算，給測(cè)試人員提供良好的測(cè)試數(shù)據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精度評(píng)估方法實(shí)施例的流程示意圖； 圖2是本發(fā)明一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精度評(píng)估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 以下結(jié)合其中的較佳實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0012] 圖1中示出了本發(fā)明一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精度評(píng)估方法實(shí)施例的流程示意 圖。
[0013] S101 :獲取至少四顆可見衛(wèi)星在空間的準(zhǔn)確位置并計(jì)算接收機(jī)到所述可見衛(wèi)星的 精確距離。
[0014] 由于接收機(jī)要實(shí)現(xiàn)定位，必須解決以下兩個(gè)問題：一是要知道各顆可見衛(wèi)星在空 間的準(zhǔn)確位置，二是要測(cè)量從接收機(jī)到這些衛(wèi)星的精確距離。定位方程組如式（1-1)所示：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精度評(píng)估方法，其特征在于，包括步驟：獲取至少四顆可見 衛(wèi)星在空間的準(zhǔn)確位置并計(jì)算接收機(jī)到所述可見衛(wèi)星的精確距離；根據(jù)牛頓迭代和最小二 乘法解算出定位值；計(jì)算出每顆可見星的偽距測(cè)量誤差，并利用所述偽距測(cè)量誤差對(duì)所述 定位值進(jìn)行精度評(píng)估，所述精度包括矢量精度以及標(biāo)量精度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的精度評(píng)估方法，其特征在于，還包括步驟：若所述矢量精度超 過預(yù)設(shè)矢量精度閾值，則舍棄所述定位值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求根據(jù)權(quán)利要求1所述的精度評(píng)估方法，其特征在于，還包括步驟：若 所述矢量精度值超過矢量精度閾值且所述標(biāo)量精度值超過標(biāo)量精度閾值，則舍棄所述定位 值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的精度評(píng)估方法，其特征在于，所述矢量精度的評(píng)估包括解算 步驟：將接收機(jī)的定位方程組進(jìn)行牛頓迭代得出
其中，G為用戶在衛(wèi)星處的單位觀測(cè)矩陣，b為偽距觀測(cè)值與衛(wèi)星到接收機(jī)真實(shí)距離和 接收機(jī)鐘差的差值；再利用最小二乘法求解偽距定位線性矩陣方程式，可得
獲取定位值
；通過定位后殘差與引起精度偏差的偽距測(cè)量誤差之間的關(guān) 系公式：
進(jìn)一步獲取公式：
其中，B為定位后殘差，
由b算出，
為偽距測(cè)量誤差，
，為映 射矩陣；最終計(jì)算的三個(gè)方向上的矢量精度：
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的精度評(píng)估方法，其特征在于，所述標(biāo)量精度的評(píng)估利用公式：
其中，
.表示各個(gè)衛(wèi)星偽距殘差的平方和，B為定位后偽距殘差，則.
為各個(gè)衛(wèi)星 偽距殘差的平方和的開根，對(duì)
進(jìn)行歸一化處理，得：
其中
為統(tǒng)計(jì)出的衛(wèi)星偽距殘差的標(biāo)準(zhǔn)差；再令

其中，i表示參與定位的某顆衛(wèi)星，
表示殘差對(duì)定位的影響程度，該值越大表示殘 差在該顆衛(wèi)星上對(duì)定位的精度影響越大，得
其中，
表示在所有參與定位的衛(wèi)星中殘差對(duì)定位精度影響為最大的， 為殘差標(biāo)準(zhǔn)差歸一化后的值，為定位精度的標(biāo)量精度。
6. -種基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精度評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，包括：衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取模塊，用于 獲取至少四顆可見衛(wèi)星在空間的準(zhǔn)確位置并計(jì)算接收機(jī)到所述可見衛(wèi)星的精確距離；數(shù)據(jù) 解算模塊，用于根據(jù)所述接收機(jī)到所述可見衛(wèi)星的精確距離，利用牛頓迭代和最小二乘法 解算出定位值，精度評(píng)估模塊，用于計(jì)算出每顆可見星的偽距測(cè)量誤差，并利用所述偽距測(cè) 量誤差對(duì)數(shù)據(jù)解算模塊所解算出的定位值進(jìn)行精度評(píng)估，所述精度包括矢量精度以及標(biāo)量 精度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的精度評(píng)估方法，其特征在于，所述精度評(píng)估模塊還連接一判 斷處理模塊，用于判斷所述矢量精度超過預(yù)設(shè)矢量精度閾值，若是，則舍棄所述定位值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求根據(jù)權(quán)利要求6所述的精度評(píng)估方法，其特征在于，所述精度評(píng)估模 塊還連接一判斷處理模塊，用于當(dāng)所述矢量精度值超過矢量精度閾值且所述標(biāo)量精度值超 過標(biāo)量精度閾值時(shí)，舍棄所述定位值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的精度評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述矢量精度的評(píng)估包括解算 步驟：將接收機(jī)的定位方程組進(jìn)行牛頓迭代得出
其中，G為用戶在衛(wèi)星處的單位觀測(cè)矩陣，b為偽距觀測(cè)值與衛(wèi)星到接收機(jī)真實(shí)距離和 接收機(jī)鐘差的差值；再利用最小二乘法求解偽距定位線性矩陣方程式，可得
獲取定位值.
；通過定位后殘差與引起精度偏差的偽距測(cè)量誤差之間的關(guān) 系公式：
進(jìn)一步獲取公式：
其中，B為定位后殘差，
由b算出，
為偽距測(cè)量誤差，
，為映 射矩陣；最終計(jì)算的三個(gè)方向上的矢量精度：
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的精度評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)量精度的評(píng)估利用公 式：
其中，
.表示各個(gè)衛(wèi)星偽距殘差的平方和，B為定位后偽距殘差，則
為各個(gè)衛(wèi)星 偽距殘差的平方和的開根，對(duì)
進(jìn)行歸一化處理，得：
其中σ為統(tǒng)計(jì)出的衛(wèi)星偽距殘差的標(biāo)準(zhǔn)差；再令
得
其中，i表示參與定位的某顆衛(wèi)星，
表示殘差對(duì)定位的影響程度，該值越大表示殘 差在該顆衛(wèi)星上對(duì)定位的精度影響越大，得
其中，
表示在所有參與定位的衛(wèi)星中殘差對(duì)定位精度影響為最大的，
為殘差標(biāo)準(zhǔn)差歸一化后的值，
為定位精度的標(biāo)量精度。
【文檔編號(hào)】G01S19/42GK104215977SQ201410454918
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】王菲, 夏糧, 趙星 申請(qǐng)人:泰斗微電子科技有限公司