1.一种基于多维粒子滤波偏差估计的GNSS精密定位方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:对卫星导航数据进行预处理,导入卫星星历、当前历元伪距观测值和当前历元相位观测值;
步骤2:建立包含多个误差参数的观测值方程并线性化,得到单历元法方程或与之前历元累加法方程;
步骤3:用带有多个粒子值的粒子改正法方程中对应偏差,解算法方程;通过LAMBDA方法进行模糊度固定并输出RATIO值,建立关于RATIO值的函数,用函数值更新粒子权;根据带权粒子,计算相位系统间偏差小数部分的数值及粒子均方根,具体为:步骤(1):在M个维度上采样产生初始粒子集 对于第k个时刻,粒子集由上一时刻滤波结果生成;其中,x为粒子数值,w为对应权值,N为粒子个数,i=
1,2…N为粒子序号;以下将 记作矢量xi0,相应的xik代指步骤(2):如误差参数含有GNSS系统间偏差参数,计算对应的粒子维度的均方根;对于每一个维度,判断均方根是否大于给定阈值stdgroup,如果大于阈值则对粒子进行聚簇分析,通过聚簇分析整合分簇粒子,其他类偏差则跳过该步骤;
步骤(3):对于每一个粒子,使用粒子的多维值,改正GNSS观测值法方程中的对应偏差;
解算法方程,获得未知量的浮点解和相应的协方差阵;通过LAMBDA法进行模糊度固定,并输出对应粒子的RATIO值;
步骤(4):建立关于RATIO值的似然函数,用函数值进行粒子滤波权更新,并标准化粒子权值,作为新的粒子权值;
步骤(5):计算粒子的期望值作为未知偏差矢量的估值计算粒子的方差
步骤(6):判断粒子滤波是否收敛,判断均方根是否小于设定阈值stdthd,若是则输出相位偏差的估值和粒子的方差作为估值结果;
步骤(7):如果满足重采样条件,根据更新的权值重新采样;
步骤(8):预计下一时刻粒子,对重采样的粒子实时离散化:其中: 为离散化时所加的随机噪声;推算下一历元的粒子值,转入步骤(1);
步骤4:重复步骤1-3,待滤波收敛后,输出未知参数矢量的估计值,包括两个及以上误差参数的估值;
步骤5:根据误差参数的估计值,在观测值或法方程中改正偏差值,固定整周模糊度,实现精密定位。
2.根据权利要求1所述的一种基于多维粒子滤波偏差估计的GNSS精密定位方法,其特征在于,所述步骤(2)中通过聚簇分析整合分簇粒子过程如下:S1:选择粒子值最大和最小的两个粒子作为起始粒子,计算其它粒子到起始粒子的距离,按照距离大小将粒子分为两个组;
S2:计算两个粒子组的重心g1,g2,其定义如下:其中,h=1,2为组号,Nh为各组的粒子个数;粒子组重心距离为:d=|g1-g2|;
S3:判断距离d与载波波长λ之间的差值eps,若|d-λ|<eps成立,则将其中一组粒子通过在维度m上增加或减去一个波长转移到另一组,实现两个粒子组在维度m上合并,m=1,
2…,M;
S4:若未知参数失量 的任一元素是相位系统间偏差,则对该元素相应的粒子维度值重复步骤S1-S3。
3.根据权利要求1所述的一种基于多维粒子滤波偏差估计的GNSS精密定位方法,其特征在于,所述步骤(4)中粒子滤波权更新过程如下:S11:建立似然函数与RATIO之间的函数关系:式中:f(RATIO)是关于RATIO值的函数;
S12:根据步骤S11中建立的函数关系和第i个粒子对应的RATIO值RATIOi计算对应粒子的似然函数值S13:将似然函数值与对应粒子的权值相乘,获得更新后的粒子权S14:标准化粒子权值,即将每个粒子的权与所有粒子权之和的比值,作为新的粒子权值
4.根据权利要求1所述的一种基于多维粒子滤波偏差估计的GNSS精密定位方法,其特征在于,所述步骤(7)中重采样过程如下:S21:根据序号累加粒子权值,获得各粒子的累积分布函数值集:S22:计算所需粒子数Nk+1:
式中: n为单元方差对应的粒子个数,为最小粒子个数;
S23:生成均匀的或随机的累积分布函数值:
S24:依次将粒子序号对应的累积分布函数值,和均匀或随机的累积分布函数值进行对比;对于m=1,i=1,如 则删除第i个粒子,i=i+1,否则复制第i个粒子到新的粒子集,m=m+1;直到m=Nk+1,得到新的粒子集为S25:设置新的粒子集为等权:
得到新的粒子集及权值。
5.根据权利要求1所述的一种基于多维粒子滤波偏差估计的GNSS精密定位方法,其特征在于,所述步骤2中单历元法方程或与之前历元累加法方程建立过程如下:GNSS系统伪距非差观测方程为:
GNSS系统相位非差观测方程为:
式中:i为卫星序号,a为观测站序号,P为GNSS卫星的非差伪距观测值,Φ为GNSS卫星的非差相位观测值,c为光速,δta为GNSS观测站接收机钟差,ρ为观测站到GNSS卫星之间的距离,δti为GNSS卫星钟差,dia为接收机端伪距硬件延迟,di为GNSS卫星端伪距硬件延迟,I为电离层延迟误差,T为对流层延迟误差,ε为伪距观测值的观测噪声,μia为接收机端相位硬件延迟,μi为GNSS卫星端相位硬件延迟,λi为第i颗卫星的载波波长,Nia为整周模糊度,ζ为相位观测值的观测噪声;
对于GNSS系统伪距非差观测值和GNSS系统相位非差观测值进行双差组合,得到GNSS系统内双差伪距和相位观测方程分别为:式中:s1为任一卫星系统,sw为另一卫星系统,w=1,2,3,…W,其中W为卫星系统个数,b为双差观测值的另一测站的测站号,j为组成双差观测值的另一GNSS卫星的卫星号,d为伪j i距系统间偏差,μ为相位系统间偏差,(k-k)Δγab为在有GLONASS系统FDMA观测值时的频间偏差,k为卫星号,Δγ为频间偏差率;
GNSS系统内双差伪距观测方程和GNSS系统内双差载波相位观测方程线性化后可转化为:v=Ax+Db+Cz+l
式中:x为除模糊度和频间偏差外其他未知量包括测站坐标分量组成的矢量,b为接收机间单差模糊度未知数矢量,z为包含多个待估偏差的未知矢量,A、D和C分别为未知量对应系数矩阵,l为常数项矢量,P为权矩阵,v为观测值残差矢量;
根据线性化方程可得到单历元法方程或与之前历元累加法方程: