專利名稱：Gps定位技術(shù)中的相位整周模糊度可靠性檢核方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種GPS定位技術(shù)中的相位整周模糊度可靠性檢核方法，屬于GPS定位技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
GPS精密定位的關(guān)鍵是相位整周模糊度的確定。準(zhǔn)確快速解算整周模糊度，無論是對于縮短觀測時(shí)間、保障定位精度，還是對于開拓高精度動(dòng)態(tài)定位應(yīng)用的新領(lǐng)域，都是非常重要的。在實(shí)際應(yīng)用中，錯(cuò)誤的模糊度將直接延長定位的初始化時(shí)間，降低定位精度，因此， 模糊度可靠性檢驗(yàn)是模糊度解算中一個(gè)重要內(nèi)容。目前，傳統(tǒng)的模糊度可靠性檢驗(yàn)過程歸納起來可分為三步第一，模糊度浮點(diǎn)解的正確性檢驗(yàn)；第二，模糊度浮點(diǎn)解和其整數(shù)解的差異是否不顯著檢驗(yàn)；第三，模糊度的最優(yōu)固定解與次優(yōu)固定解的比較檢驗(yàn)。上述步驟大多是采用統(tǒng)計(jì)學(xué)上傳統(tǒng)的假設(shè)檢驗(yàn)理論進(jìn)行判斷和識(shí)別，然而，在GPS快速定位過程中，對于僅觀測幾個(gè)或幾十個(gè)歷元的模糊度解算， 由于觀測量間具有較強(qiáng)的相關(guān)性，利用最小二乘估計(jì)未知數(shù)的法方程嚴(yán)重病態(tài)，在這種情況下，模糊度浮點(diǎn)解反應(yīng)更多的是系統(tǒng)的不穩(wěn)定信息，而失去了其原有的統(tǒng)計(jì)特性。因此在進(jìn)行模糊度可靠性檢驗(yàn)之前首先必須保證最小二乘估值受方程病態(tài)的影響小。另一方面， 在第三步中，應(yīng)用最廣泛的是基于固定解中次小與最小后驗(yàn)方差比檢驗(yàn)(Ratio值檢驗(yàn))，選擇合理的閾值c是應(yīng)用Ratio檢驗(yàn)進(jìn)行模糊度質(zhì)量檢驗(yàn)的關(guān)鍵所在。一個(gè)固定的c值很難給出合理的理論依據(jù)，目前常用經(jīng)驗(yàn)數(shù)和F分布法。對于前者c值可取1. 5飛之間，然而， 由于Ratio檢驗(yàn)會(huì)受到觀測方程模型以及觀測值質(zhì)量的影響，因此很難給出一個(gè)固定的c 值。對于F分布法，認(rèn)為Ratio比值服從分子分母自由度相同的F分布，c即為F分布的邊界值。然而，由于次小和最小殘差二次型并不完全獨(dú)立，其比值并不服從F分布，僅是一種近似的做法，因此，F(xiàn)分布法也具有一定的局限性。因此，模糊度可靠性檢核一直是衛(wèi)星導(dǎo)航定位領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，公開了一種GPS定位技術(shù)中的相位整周模糊度可靠性檢核方法，該方法是以最小二乘估計(jì)作為理論基礎(chǔ)的模糊度解算中模糊度可靠性檢核方法，采取的技術(shù)方案如下
一種GPS定位技術(shù)中的相位整周模糊度可靠性檢核方法，其特征在于根據(jù)模糊度解的數(shù)理統(tǒng)計(jì)特性，依次對模糊度浮點(diǎn)解可靠性及整數(shù)解可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)；首先，針對求解模糊度浮點(diǎn)解中法方程病態(tài)影響參數(shù)估值的統(tǒng)計(jì)特性，采用最小二乘參數(shù)估值最大變化率指標(biāo)檢驗(yàn)浮點(diǎn)解穩(wěn)定性，確保浮點(diǎn)解的統(tǒng)計(jì)特性，在此基礎(chǔ)上采用方差驗(yàn)后檢驗(yàn)法檢驗(yàn)浮點(diǎn)解可靠性；然后，通過建立模糊度整數(shù)估值失敗率與Ratio檢驗(yàn)閾值間的函數(shù)關(guān)系，利用給定的可靠性指標(biāo)——模糊度整數(shù)估值失敗率確定Ratio檢驗(yàn)閾值c，解決傳統(tǒng)Ratio檢驗(yàn)法閾值c難以確定問題；最后，通過傳統(tǒng)Ratio檢驗(yàn)法，實(shí)現(xiàn)所求模糊度整數(shù)估值的可靠性檢驗(yàn)，獲得模糊度準(zhǔn)確值。
包括如下步驟
(1)模糊度浮點(diǎn)解可靠性檢驗(yàn)
1)模糊度浮點(diǎn)解穩(wěn)定性判斷
從最小二乘估值的最終結(jié)果，即模糊度的浮點(diǎn)解出發(fā)，通過估值最大變化率來度量和判斷參數(shù)估計(jì)值的穩(wěn)定性，相鄰歷元間待估參數(shù)X的估值變化率ECR，表達(dá)式為
JC^ = MilzM(ο
rate
式中，m、堆+1)分別表示第A及個(gè)歷元參數(shù)估值，rate為觀測值采樣率，選取所有衛(wèi)星浮點(diǎn)解估值中最大的ECR作為參數(shù)穩(wěn)定性的指標(biāo)，即 =MAX(ECRi)(2)
當(dāng)I < 0.25周,認(rèn)為所求模糊度浮點(diǎn)解穩(wěn)定性好；
2)模糊度浮點(diǎn)解可靠性判斷
在保證最小二乘估值穩(wěn)定性好，即滿足ISl I < 0.25周前提下，利用最小二乘估值的
統(tǒng)計(jì)特性，通過檢驗(yàn)驗(yàn)前和驗(yàn)后單位權(quán)方差估計(jì)的一致性，來評估浮點(diǎn)解的可靠性，構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量
(3)
TTt ρΤΤ
式中，ρ為驗(yàn)前單位權(quán)中誤差，驗(yàn)后單位權(quán)中誤差爲(wèi)2 = ^^, r為一般的最小二乘
irO/
殘差向量，/為自由度(多余觀測數(shù))，給定一顯著水平α，當(dāng)滿足式(4)條件，可以認(rèn)為所求的浮點(diǎn)解具有一定的可靠性。否則，則說明觀測系統(tǒng)中沒有考慮一些幾何或物理誤差的影響，所求的浮點(diǎn)解存在較大偏差。
F=i<FM’m、⑷
(2)模糊度整數(shù)解可靠性檢驗(yàn)
1)建立模糊度整數(shù)估值失敗率與Ratio檢驗(yàn)閾值間的函數(shù)關(guān)系
令滿足Ratio檢驗(yàn)條件的所有模糊度浮點(diǎn)解集合構(gòu)成Ratio檢驗(yàn)的歸整區(qū)間，表示
為
ρ - λγ ￡ R I |χ - I 辦乏 c _ 以而仏 I^j ；, o 1)(5 )
1' " U mmI^Ji
式中Λ為模糊度浮點(diǎn)解估值，、‘分別為最小和次小殘差對應(yīng)的模糊度固定解， Ae為模糊度浮點(diǎn)解對應(yīng)的協(xié)方差陣，c為限值。由于模糊度的成功率與未知模糊度的真值無關(guān)，因此，當(dāng)模糊度準(zhǔn)確值為零向量時(shí)，歸整域?yàn)?br> 權(quán)利要求
1.一種GPS定位技術(shù)中的相位整周模糊度可靠性檢核方法，其特征在于根據(jù)模糊度解的數(shù)理統(tǒng)計(jì)特性，依次對模糊度浮點(diǎn)解可靠性及整數(shù)解可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)；首先，針對求解模糊度浮點(diǎn)解中法方程病態(tài)影響參數(shù)估值的統(tǒng)計(jì)特性，采用最小二乘參數(shù)估值最大變化率指標(biāo)檢驗(yàn)浮點(diǎn)解穩(wěn)定性，確保浮點(diǎn)解的統(tǒng)計(jì)特性，在此基礎(chǔ)上采用方差驗(yàn)后檢驗(yàn)法檢驗(yàn)浮點(diǎn)解可靠性；然后，通過建立模糊度整數(shù)估值失敗率與Ratio檢驗(yàn)閾值間的函數(shù)關(guān)系，利用給定的可靠性指標(biāo)——模糊度整數(shù)估值失敗率確定Ratio檢驗(yàn)閾值c，解決傳統(tǒng)Ratio檢驗(yàn)法閾值c難以確定問題；最后，通過傳統(tǒng)Ratio檢驗(yàn)法，實(shí)現(xiàn)所求模糊度整數(shù)估值的可靠性檢驗(yàn)，獲得模糊度準(zhǔn)確值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GPS定位技術(shù)中的相位整周模糊度可靠性檢核方法，其特征在于，包括如下步驟(1)模糊度浮點(diǎn)解可靠性檢驗(yàn)1)模糊度浮點(diǎn)解穩(wěn)定性判斷從最小二乘估值的最終結(jié)果，即模糊度的浮點(diǎn)解出發(fā)，通過估值最大變化率來度量和判斷參數(shù)估計(jì)值的穩(wěn)定性，相鄰歷元間待估參數(shù)χ的估值變化率ECR，表達(dá)式為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種GPS定位技術(shù)中的相位整周模糊度可靠性檢核方法，基于模糊度解的數(shù)理統(tǒng)計(jì)特性，依次對模糊度浮點(diǎn)解及整數(shù)解可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)，首先，通過最小二乘參數(shù)估值最大變化率檢驗(yàn)浮點(diǎn)解穩(wěn)定性，以確保浮點(diǎn)解的統(tǒng)計(jì)特性，在此基礎(chǔ)上采用方差驗(yàn)后檢驗(yàn)法檢驗(yàn)浮點(diǎn)解可靠性；其次，基于模糊度成功率檢驗(yàn)理論，建立模糊度整數(shù)估值失敗率與傳統(tǒng)Ratio檢驗(yàn)閾值c間的函數(shù)關(guān)系，從而利用給定的可靠性指標(biāo)——模糊度整數(shù)估值失敗率確定Ratio檢驗(yàn)閾值c，解決了傳統(tǒng)Ratio檢驗(yàn)閾值難以確定的問題，最后，通過Ratio檢驗(yàn)法，實(shí)現(xiàn)所求模糊度整數(shù)估值的可靠性檢驗(yàn)，獲得模糊度準(zhǔn)確值。
文檔編號(hào)G01S19/44GK102426375SQ20111025780
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者潘樹國, 王慶, 鄧健 申請人:東南大學(xué)