CN110187376A - 一种bds/gps同时钟源的伪卫星多普勒差分测速方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种BDS/GPS同时钟源的伪卫星多普勒差分测速方法，先计算用户接收机分别到每个伪卫星的距离观测方程；再得到每个伪卫星的多普勒观测方程；选取一个伪卫星作为基准，将其他伪卫星的多普勒观测方程分别与基准伪卫星的多普勒观测方程做差，得到多个多普勒观测单差方程；根据多个多普勒观测单差方程，得到BDS/GPS同源的伪卫星的差分测速方程；利用最小二乘法求解差分测速方程，得到用户接收机的速度。本发明通过以同时钟源多通道伪卫星作为发射源、通过利用单差消除钟差影响，以多普勒作为观测量实时完成接收机测速。
Description
技术领域
本发明涉及室内定位领域，尤其涉及一种BDS/GPS同时钟源的伪卫星多普勒差分测速方法。
背景技术
全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)已广泛应用于人们的日常生活，在海陆空交通，时间同步网络，生命安全，位置服务等国民经济生活方面可谓无处不在，成为公认的现代社会基础设施之一。特别是近年来伴随国家PNT体系建设和国家智慧交通体系的构建，无人驾驶、远程测控、无人车、无人机协同等技术蓬勃发展，人们对导航定位服务提出了更高的要求，通过知道在任何情景下的位置与速度，来实现自身的实时控制与协同。特别是在城市峡谷、隧道、停车场等狭窄区域对导航测速的要求也明显提高。
基于上述原因，本发明解决的技术问题是通过提出一种BDS/GPS同时钟源的伪卫星多普勒差分测速方法，简化误差参数，提高测速效率与准确度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是避免现有技术的不足，提出一种BDS/GPS同时钟源的伪卫星多普勒差分测速方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种BDS/GPS同源的伪卫星多普勒差分测速方法，包括以下步骤：
(1)获取用户接收机和伪卫星的伪距参数，并计算得到用户接收机分别到每个伪卫星的距离观测方程；
(2)对距离观测方程进行求导得到距离变化率的计算公式，根据距离变化率的计算公式得到每个伪卫星的多普勒观测方程；
(3)选取一个伪卫星作为基准，将其他伪卫星的多普勒观测方程分别与基准伪卫星的多普勒观测方程做差，得到多个多普勒观测单差方程；
(4)根据多个多普勒观测单差方程，得到BDS/GPS同源的伪卫星的差分测速方程；
(5)利用最小二乘法求解差分测速方程，得到用户接收机的速度。
其中所述步骤(1)中用户接收机u到伪卫星i的距离观测方程为：
式中：为用户接收机u到伪卫星i的距离观测量；为用户接收机u到伪卫星i的几何距离；dtu为用户接收机u的时间偏差；dti为伪卫星i的时间偏差；c为光速,为误差；
其中，用户接收机u到伪卫星i的几何距离表示为：
式中，(xu,yu,zu)为用户接收机u的位置，(xi,yi,zi)为伪卫星的位置坐标。
其中所述步骤(2)具体为：
对用户接收机u到伪卫星i的距离观测方程求时间的导数，得到距离变化率的计算公式：
则多普勒观测方程表示为：
式中，为用户接收机u相对伪卫星i的多普勒观测值，λ为伪卫星定位信号波长；对时间的导数为：
其中：为用户接收机u的速度，为伪卫星的速度，
由于室内伪卫星的发射天线静止部署，因此，
其中所述步骤(3)中多普勒观测单差方程表示为：
由于伪卫星通道间的时钟漂移相同，即则：
其中：j表示选取的基准伪卫星。
其中所述步骤(4)中伪卫星的差分测速方程表示为：
本发明技术具体有如下优点：
该方法执行简单，消除了解算过程中钟差的影响，提高了测速效率与准确度；
附图说明
图1是本发明工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步解释说明。
本发明一种BDS/GPS同源的伪卫星多普勒差分测速方法，具体实现步骤如下所述：
第一步：获取用户接收机和伪卫星的伪距参数，并计算得到用户接收机分别到每个伪卫星的距离观测方程；
用户接收机u到伪卫星i的载波相位观测方程为：
式中：为用户接收机u到伪卫星i的伪距观测量；为用户接收机u到伪卫星i的几何距离；dtu为接收机u的时间偏差；dti为伪卫星i的时间偏差；c为光速，为误差。
用户接收机u到伪卫星i的几何距离可以表示为：
其中，用户接收机u的位置表示为(xu,yu,zu)；伪卫星的位置坐标可以表示为(xi,yi,zi)。
第二步：对距离观测方程进行求导得到距离变化率的计算公式，根据距离变化率的计算公式得到每个伪卫星的多普勒观测方程；
对公式1求时间的导数，可以得到距离变化率的计算公式：
可以得到多普勒观测方程：
其中：为用户接收机u相对伪卫星i的多普勒观测值，λ为伪卫星定位信号波长。对时间的导数为：
其中：用户接收机u的速度表示为；伪卫星的速度可以表示为由于室内伪卫星的发射天线静止部署，因此，
第三步：选取一个伪卫星作为基准，将其他伪卫星的多普勒观测方程分别与基准伪卫星的多普勒观测方程做差，得到多个多普勒观测单差方程；
由上式可得与伪卫星通道i的多普勒观测方程可以表达为：
与伪卫星通道j的多普勒观测方程可以表达为：
两路观测方程做差，得到：
由于伪卫星通道间的时钟漂移(速度)相同，即则：
第四步：根据多个多普勒观测单差方程，得到BDS/GPS同源的伪卫星的差分测速方程为：
第五步：利用最小二乘法求解差分测速方程，得到用户接收机的速度判断收敛误差是否小于0.001，若是，则输出用户接收机速度，转入下一时刻，否则更新接收机位置，重新计算。
以上所述，仅为本发明的一具体实例，但本发明的保护范围并不仅限于此，在本发明揭露的技术范围内，可理解想到的变换，都应涵盖在本发明的包含范围内。
Claims (5)
1.一种BDS/GPS同源的伪卫星多普勒差分测速方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取用户接收机和伪卫星的伪距参数，并计算得到用户接收机分别到每个伪卫星的距离观测方程；
(2)对距离观测方程进行求导得到距离变化率的计算公式，根据距离变化率的计算公式得到每个伪卫星的多普勒观测方程；
(3)选取一个伪卫星作为基准，将其他伪卫星的多普勒观测方程分别与基准伪卫星的多普勒观测方程做差，得到多个多普勒观测单差方程；
(4)根据多个多普勒观测单差方程，得到BDS/GPS同源的伪卫星的差分测速方程；
(5)利用最小二乘法求解差分测速方程，得到用户接收机的速度。
2.根据权利要求1所述的BDS/GPS同源的伪卫星多普勒差分测速方法，其特征在于，步骤(1)中用户接收机u到伪卫星i的距离观测方程为：
式中：为用户接收机u到伪卫星i的距离观测量；为用户接收机u到伪卫星i的几何距离；dtu为用户接收机u的时间偏差；dti为伪卫星i的时间偏差；c为光速,为误差；
其中，用户接收机u到伪卫星i的几何距离表示为：
式中，(xu,yu,zu)为用户接收机u的位置，(xi,yi,zi)为伪卫星的位置坐标。
3.根据权利要求2所述的BDS/GPS同源的伪卫星多普勒差分测速方法，其特征在于，步骤(2)具体为：
对用户接收机u到伪卫星i的距离观测方程求时间的导数，得到距离变化率的计算公式：
则多普勒观测方程表示为：
式中，为用户接收机u相对伪卫星i的多普勒观测值，λ为伪卫星定位信号波长；对时间的导数为：
其中：为用户接收机u的速度，为伪卫星的速度，由于室内伪卫星的发射天线静止部署，因此，
4.根据权利要求3所述的BDS/GPS同源的伪卫星多普勒差分测速方法，其特征在于，步骤(3)中多普勒观测单差方程表示为：
由于伪卫星通道间的时钟漂移相同，即则：
其中：j表示选取的基准伪卫星。
5.根据权利要求4所述的BDS/GPS同源的伪卫星多普勒差分测速方法，其特征在于，步骤(4)中伪卫星的差分测速方程表示为：
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