基于双差模型的GNSS测速方法、装置、设备及介质与流程

    专利查询2025-12-16  13


    本技术涉及卫星测量领域,尤其涉及一种基于双差模型的gnss测速方法、装置、设备及介质。


    背景技术:

    1、速度是描述载体运动状态的重要参数之一,在航空重力测量、无人驾驶、惯性导航系统等领域都需要高精度速度测量。全球卫星导航系统(global navigation satellitesystem,gnss)测速以其全方位、全天候、全时段、高精度、实时连续、全球覆盖等特性,成为一种主流定位测速方法。

    2、现有技术中,gnss测速分为相对测速和单点测速。目前的单点测速方法包括位置差分测速、多普勒观测值测速和载波相位差分测速。位置差分测速无法满足实时高精度测速需求;多普勒观测值测速受限于接收机能力,测速精度量级提升有限;而载波相位差分测速受限于接收机钟差跳变问题。

    3、综上所述,现有的几种单点测速技术方案的精度不能达到实时高精测速的场景要求,提供一种实时精度更高的卫星测速方案是亟需解决的技术问题。


    技术实现思路

    1、本技术提供一种基于双差模型的gnss测速方法、装置、设备及介质,用以解决现有的几种单点测速技术方案的精度不能达到实时高精测速的场景要求的问题,提供一种实时精度更高的卫星测速方案。

    2、第一方面,本技术实施例提供一种基于双差模型的gnss测速方法,包括:

    3、根据当前历元的基准星与非基准星的原始载波相位观测值,构建当前历元的第一载波相位星间单差观测方程组;其中,所述基准星为所述当前历元与前一历元之间的共视卫星中高度角最高的卫星,所述非基准星为所述共视卫星中除所述基准星之外的卫星;

    4、根据前一历元的所述基准星与所述非基准星的原始载波相位观测值,构建前一历元的第二载波相位星间单差观测方程组;

    5、将所述第一载波相位星间单差观测方程组与所述第二载波相位星间单差观测方程组作差,得到载波相位星间历元间双差观测方程组;

    6、基于所述载波相位星间历元间双差观测方程组,确定所述当前历元的测速结果。

    7、在一种具体实施方式中,所述根据当前历元的基准星与非基准星的原始载波相位观测值,构建当前历元的第一载波相位星间单差观测方程组之前,所述方法还包括:

    8、基于所述当前历元的卫星观测数据以及所述前一历元的卫星观测数据,从gnss系统中的卫星中确定出所述共视卫星,所述共视卫星中已剔除发生周跳的卫星;

    9、从所述当前历元和所述前一历元的共视卫星中选取卫星高度角最高的卫星作为所述基准星,并将除所述基准星之外的其他历元间共视卫星作为所述非基准星。

    10、在一种具体实施方式中,所述卫星观测数据中包括每个卫星的原始载波相位观测值和原始伪距观测值;

    11、所述基于所述当前历元的卫星观测数据以及所述前一历元的卫星观测数据,从gnss系统中的卫星中确定出所述共视卫星,包括:

    12、根据所述当前历元的每个卫星的原始载波相位观测值和原始伪距观测值,以及所述前一历元的每个卫星的原始载波相位观测值和原始伪距观测值进行周跳探测,确定出所有周跳卫星;

    13、将观测数据值异常的卫星以及所述所有周跳卫星从卫星中剔除,得到所述共视卫星。

    14、在一种具体实施方式中,所述根据所述当前历元的每个卫星的原始载波相位观测值和原始伪距观测值,以及所述前一历元的每个卫星的原始载波相位观测值和原始伪距观测值进行周跳探测,确定出所有周跳卫星,包括:

    15、针对每个卫星,根据所述当前历元所述卫星的原始载波相位观测值中的lli标志位,确定所述卫星是否存在周跳;

    16、针对lli标志位指示不存在周跳的每个卫星,基于所述卫星在当前历元的原始载波相位观测值以及在所述前一历元的原始载波相位观测值,采用gf组合方法,确定所述卫星是否存在周跳;

    17、针对基于gf组合方法确定出的不存在周跳的每个卫星,基于所述卫星在当前历元的原始载波相位观测值和原始伪距观测值,以及在所述前一历元的原始载波相位观测值和原始伪距观测值,采用mw组合方法确定所述卫星是否存在周跳;

    18、将所有检测出存在周跳的卫星作为所述所有周跳卫星。

    19、在一种具体实施方式中,所述基于所述载波相位星间历元间双差观测方程组,确定所述当前历元的测速结果,包括:

    20、将所述载波相位星间历元间双差观测方程组中电离层延迟双差残差、对流层延迟双差残差以及双差整周模糊度残差视为量测噪声,并对方程组进行简化,得到简化后的载波相位星间历元间双差观测方程组;

    21、基于所述简化后的载波相位星间历元间双差观测方程组,确定所述当前历元的测速结果。

    22、在一种具体实施方式中,所述基于所述简化后的载波相位星间历元间双差观测方程组,确定所述当前历元的测速结果,包括:

    23、基于所述前一历元的所述基准星以及每个非基准星的卫星位置以及所述前一历元的定位结果,以及所述简化后的载波相位星间历元间双差观测方程组,确定出所述前一历元每个卫星的卫地距以及所述当前历元每个卫星的卫地距;

    24、基于所述前一历元每个卫星的卫地距以及所述当前历元每个卫星的卫地距,以及所述简化后的载波相位星间历元间双差观测方程组,计算出历元间接收机位置变化量;

    25、基于所述历元间接收机位置变化量,以及所述当前历元与所述前一历元之间的时间间隔,确定所述当前历元的所述测速结果。

    26、在一种具体实施方式中,所述方法还包括:

    27、基于所述前一历元的原始载波相位观测值和原始伪距观测值,解算出所述前一历元的定位结果。

    28、在一种具体实施方式中,所述方法还包括:

    29、基于流动站接收机获取所述当前历元的卫星观测数据以及所述前一历元的卫星观测数据;其中,所述卫星观测数据中还包括广播星历。

    30、第二方面,本技术提供一种基于双差模型的gnss测速装置,包括:

    31、第一处理模块,用于根据当前历元的基准星与非基准星的原始载波相位观测值,构建当前历元的第一载波相位星间单差观测方程组;其中,所述基准星为所述当前历元与所述前一历元之间的共视卫星中高度角最高的卫星,所述非基准星为所述共视卫星中除所述基准星之外的卫星;

    32、第二处理模块,用于根据前一历元的所述基准星与所述非基准星的原始载波相位观测值,构建前一历元的第二载波相位星间单差观测方程组;

    33、第三处理模块,用于将所述第一载波相位星间单差观测方程组与所述第二载波相位星间单差观测方程组作差,得到载波相位星间历元间双差观测方程组;

    34、第四处理模块,用于基于所述载波相位星间历元间双差观测方程组,确定所述当前历元的测速结果。

    35、第三方面,本技术提供一种计算机设备,包括:

    36、处理器,存储器和通信接口;

    37、所述存储器存储计算机执行指令;

    38、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令,使得所述处理器执行第一方面所述的基于双差模型的gnss测速方法。

    39、第四方面,本技术提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令,所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现第一方面所述的基于双差模型的gnss测速方法。

    40、第五方面,本技术提供一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的基于双差模型的gnss测速方法。

    41、本技术实施例提供的基于双差模型的gnss测速方法、装置、设备及介质。在该方案中,通过基于相邻历元原始载波相位观测值先作星间单差、再作星间历元间双差,构建星间历元间双差观测方程,确定当前历元的测速结果。构建星间历元间双差观测方程时,是将前一历元视为基准站,当前历元作为流动站,此时的基线向量便转化为前后历元的位移,而基线向量的精度通常能达到厘米级至毫米级,所以无需对前一历元的定位结果作高精度要求。至此,基于双差模型的gnss测速方法能够满足实时高精度测速需求的场景。


    技术特征:

    1.一种基于双差模型的gnss测速方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据当前历元的基准星与非基准星的原始载波相位观测值,构建当前历元的第一载波相位星间单差观测方程组之前,所述方法还包括:

    3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述卫星观测数据中包括每个卫星的原始载波相位观测值和原始伪距观测值;

    4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述当前历元的每个卫星的原始载波相位观测值和原始伪距观测值,以及所述前一历元的每个卫星的原始载波相位观测值和原始伪距观测值进行周跳探测,确定出所有周跳卫星,包括:

    5.根据权利要求2至4任一项所述的方法,其特征在于,所述基于所述载波相位星间历元间双差观测方程组,确定所述当前历元的测速结果,包括:

    6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述基于所述简化后的载波相位星间历元间双差观测方程组,确定所述当前历元的测速结果,包括:

    7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

    8.根据权利要求2至4任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

    9.一种基于双差模型的gnss测速装置,其特征在于,包括:

    10.一种计算机设备,其特征在于,包括:处理器,存储器和通信接口;

    11.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令,所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至8任一项所述的基于双差模型的gnss测速方法。

    12.一种计算机程序产品,其特征在于,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的基于双差模型的gnss测速方法。


    技术总结
    本申请提供一种基于双差模型的GNSS测速方法、装置、设备及介质。该方法包括:根据当前历元和前一历元的基准星与非基准星的原始载波相位观测值,构建当前历元和前一历元的载波相位星间单差观测方程组。然后,将当前历元载波相位星间单差观测方程组与前一历元载波相位星间单差观测方程组作差,得到载波相位星间历元间双差观测方程组。最后,基于载波相位星间历元间双差观测方程组,确定当前历元的测速结果。本申请的方法,通过基于相邻历元原始载波相位观测值先作星间单差、再作星间历元间双差,确定历元间接收机位置变化量和当前历元的测速结果,提高了实时测速精度和可靠性,适用于高精度导航和定位系统。

    技术研发人员:陶征广
    受保护的技术使用者:浙江吉利控股集团有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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