抗差EKF滤波在单频低成本接收机定位算法中的应用*
2021-11-18韦子豪龚栎澎
矿山测量 2021年5期
关键词:模型
韦子豪,龚栎澎,李 韧
(华北理工大学 矿业工程学院,河北 唐山 063210)
随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellites System, GNSS)的快速发展,低成本接收机因具备体积小、功耗低、易携带等优点而迅速普及,不仅能够为智能手机、车辆、无人机等移动设备提供精确的导航、定位、授时服务,还可应用于大地监测、精密农业等传统领域,具有广阔的市场和发展前景[1]。同时,单频低成本接收机的伪距观测值会带有很大的噪声误差,载波相位平滑伪距虽然可以减小测量噪声对定位结果的影响,但在实际导航中,受卫星信号遮挡或者接收机高动态等影响,观测值会出现粗差等异常情况,如果不对粗差探测处理直接解算,容易导致滤波发散或者影响解算的正确性[2]。目前,针对观测数据质量中存在的问题,有学者采用改进的卡尔曼滤波算法提高定位精度[3-7]。本文在估计浮点解的附有单差模糊度的EKF模型的基础上,添加IGGⅢ抗差模型,建立附有单差模糊度的改进抗差算法,并研究卫星高度角定权和信噪比定权随机模型[8],利用熵权法,将两者综合添加到上述模型中,建立高度角与信噪比联合定权的改进抗差EKF模型,对GNSS组合定位进行浮点解估计。
1 模型建立
1.1 EKF滤波模型
标准卡尔曼滤波算法一般假定系统方程与观测方程均为线性[9]。针对动态GNSS载波相位差分算法,EKF算法可实现非线性系统的线性近似,进一步提高求解精度。假定非线性系统表示为:
(1)
式中,Xk和Xk-1分别为k时刻和k-1时刻的状态向量;ωk-1和Wk为随机噪声;……
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