本發明屬于衛星導航定位領域，具體是一種全部解失敗下的部分解定位方法。

背景技術：

隨著經濟的發展，工程領域和導航領域對定位的精度和速度又有了更高的要求。在全球衛星導航定位系統(gnss)中，基本的觀測量包括偽距、載波相位和多普勒觀測值。相對于偽距定位，利用載波相位觀測值進行定位精度更高但存在整周計數的問題。由于載波信號沒有標記，所以到達接收機端時信號從發射時刻到接收時刻一共經歷了多少周就是一個未知數，即整周模糊度問題。

如果要實現快速定位或者提高定位結果精度就必須要解決整周模糊度的問題。即整周模糊度的解算和有效性檢驗。早期的模糊度解算方法不管是基于雙頻數據還是三頻數據提出的方法都可以概述為全部解法，即先求出所有的模糊度候選解然后根據條件選出最優的一組。后來隨著gnss的發展和衛星的系統的增多，有部分學者又提出部分解法，即如果部分解的定位結果滿足定位要求就不必再等待新歷元的觀測數據。與全部解相比，部分解更容易，可靠性更高，但部分解的解算效率較低。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的不足，本發明提出了一種全部解失敗下的部分解定位方法。該方法的優點在于它得到的坐標結果幾乎不受數學模型中模糊度參數不同選擇的影響，而且即使針對整周模糊度的部分解不足以定位時，該方法仍然可以提供一個優于浮點解的坐標位置。

本發明采用下面的技術方案：

一種全部解失敗下的部分解定位方法，包括：

構建載波相位觀測方程和誤差方程，計算得到整周模糊度浮點解，采用搜索方法得到整周模糊度候選組合；

根據所述整周模糊度候選組合選取部分整周模糊度候選組合；

對所述部分整周模糊度候選組合進行有效性檢驗；

選取通過有效性檢驗的部分整周模糊度候選組合的公共部分作為整周模糊度部分解；計算所述部分模糊度解對應的坐標，實現部分解定位。

進一步的，所述選取部分整周模糊度候選組合采用：根據觀測方程得到整周模糊度候選組合，按照所述整周模糊度候選組合的殘差平方和從小到大進行排列，取殘差平方和小于設定值的前k個整周模糊度候選組合作為所述部分整周模糊度候選組合。

進一步的，載波相位觀測方程為：ax+bn＝l，q為方差協方差矩陣，

方差-協方差矩陣q為為整周模糊度浮點解。

進一步的，對所述部分整周模糊度候選組合進行有效性檢驗的方法為：以所述部分整周模糊度候選組合為中心，構建面積相同的w個區域，所述整周模糊度浮點解一一落入每個區域中，所述區域面積小于設定值；采用所述整周模糊度浮點解與部分整周模糊度的候選組合之間的相對位置函數進行有效性檢驗。

進一步的，采用所述整周模糊度浮點解與部分整周模糊度的候選組合之間的相對位置函數進行有效性檢驗的方法為：假設正確整周模糊度為所述部分整周模糊度候選組合之一，則該事件成功的概率為：

失敗的概率為：

其中f是部分整周模糊度候選組合與正確整周模糊度之間的相對位置函數，為整周模糊度浮點解，j表示衛星的個數，n為其他整數點；

n為整周模糊度空間的維數。

進一步的，計算所述部分模糊度解對應的坐標采用：依次計算部分整周模糊度候選組合中的每一個整周模糊度解作為正確整周模糊度的概率，選取所述概率與其對應的坐標之加權平均最終的坐標解為：

其中p(ai)為所述部分模糊度解依次作為正確整周模糊度的概率；其中xi為所述部分模糊度解一一對應的坐標；

計算部分整周模糊度候選組合中的每一個整周模糊度解作為正確整周模糊度的概率的方法為：令a1,a2,lak，表示正確模糊度分別等于n1,n2,lnk，則ak成功的概率為其中f是部分整周模糊度候選組合與正確整周模糊度之間的相對位置函數，為整周模糊度浮點解，n為其他整數點；

n為整周模糊度空間的維數。

進一步的，計算所述部分模糊度解對應的坐標采用：在坐標空間確定滿足min(max(||x-xi||))(i＝1,2,3...k)，即滿足坐標空間最大距離誤差最小值的x值，該x值即為最終的坐標解，x1,x2,...,xk為坐標空間。

進一步的，所述搜索方法為lambda法。

進一步的，利用殘差平方和最小求解觀測方程的未知參數。

本發明的有益效果：

本發明是一種全部解失敗下的部分解衛星導航定位方法，如果正確模糊度對應的概率p(a1)比其它模糊度大的多，該方法得到的坐標位置就會與全部解非常接近。該方法的優點在于它得到的坐標結果幾乎不受數學模型中模糊度參數不同選擇的影響，而且即使針對模糊度的部分解不足以定位，該方法仍然可以提供一個優于浮點解的坐標位置。

附圖說明

圖1本發明方法流程圖；

圖2本發明模糊度浮點解可能位置示意圖。

具體實施方式：

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明：

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

本發明的一種典型實例一種模糊度部分解選取及有效性檢驗方法，包括以下步驟：

構建載波相位觀測方程和誤差方程，計算得到整周模糊度浮點解，采用搜索方法得到整周模糊度候選組合；

根據所述整周模糊度候選組合選取部分整周模糊度候選組合；

對所述部分整周模糊度候選組合進行有效性檢驗；

選取通過有效性檢驗的部分整周模糊度候選組合的公共部分作為整周模糊度部分解；計算所述部分模糊度解對應的坐標，實現部分解定位。

部分解的選取步驟如下：

將整周模糊度解按照對應的殘差平方和從小到大進行排列，分別為n1,n2,lnk,k，有無窮多個，其對應的殘差平方和分別為

取殘差平方和較小的前面k個模糊度解，即n1,n2,lnk，建立假設檢驗：正確模糊度應為其中之一，對其可靠性按照后面所提供的有效性檢驗方法進行測試，如能通過檢驗，則可取n1,n2,lnk相同的元素部分作為部分解。

如果k＝1，該部分解就變成全部解，可見兩者的一致性，同時該部分解的選取可基于全部可用衛星信息。需要注意的是，所用數學模型中的參數應為優選的超寬巷、寬巷和b1(或b2、b3)的模糊度。

本實施例首先由觀測方程ax+bn＝l,q為方差協方差矩陣，得：

對應的方差-協方差矩陣為為浮點解，滿足令表示與在模糊度空間內的相對位置，即模糊度殘差向量。

這里j表示的是衛星的個數。

上述值并不是整數，都是實數，它被稱作為整周模糊度浮點解，用表示。

然后采用搜索方法得到整周模糊度的固定解，可以利用lambda方法等其他模糊度固定方法將實數的n固定為整數n(整數n可能由很多組，我們取最優的一組作為最優解，并輸出出來)，這一組整數的n為整周模糊度整數解的候選組合，也稱為固定解。

本實施例中，以部分整周模糊度候選組合為中心，構建面積相同的w個區域，浮點解一一落入每個區域中，所述區域面積小于設定值；根據浮點解與部分整周模糊度候選組合為中心之間的相對位置構建上述函數。

以二維的模糊度空間為例，如圖2所示。為正確模糊度，為其他整數點。由于未知，是隨機的，所以整數解可能為任意的相應的，浮點解可能為任意的即浮點解應為模糊度空間內的無窮四角形點之一。為正確模糊度的概率問題就變成了浮點解為點的概率問題。

以點為中心，構建大小相同無窮小的區域，其大小記為s。由于這些區域足夠小，區域內每一點的概率密度值可認為處處相等，都等于中心處的概率密度值fi，它是浮點解相對于正確模糊度解的位置的函數，即(計算時，可令其中函數n為模糊度的維數)。

接下來對上述部分整周模糊度解進行有效性檢驗，令a1,a2,lak,k,an，表示事件正確模糊度分別等于n1,n2,lnk,k,nn。顯然，這些事件相互獨立，當n取+∞，其總概率之和(即正確模糊度為a1,a2,lak,k,an之一的概率)為1。令b表示事件正確模糊度為n1,n2,lnk之一，則其概率p(b)＝p(a1∪a2∪l∪ak)＝p(a1)+p(a2)+lp(ak)，事件b不成立的概率p(c)＝1-p(b)。

對于事件a1，根據前面全部解的有效性檢驗，可知：其中

對于事件a2，如果整數點n1,n2，分別對應圖2中的和為正確模糊度，用五角星表示，為其他整數點，用三角星表示。由于未知，是隨機的，所以整數解可能為任意的相應的，浮點解可能為任意的用四角星表示。即整周模糊度浮點解應為模糊度空間內的無窮四角星點之一。為正確模糊度的概率問題就變成了整周模糊度浮點解為點的概率問題。因此，其中

…

以此類推，對于事件ak，其中

因此該部分解的成功率應為失敗率應為

可以看出，如果k＝1，p(c)等于全部解的失敗率，說明了全部解與部分解有效性檢驗方法的一致性。

計算得到模糊度解候選解n1，n2，l，nk對應得的坐標解x1,x2,lxk；

下面先進行以下定義：

假設x1,x2,lxk表示對應于模糊度候選組合n1，n2lnk的坐標解。由于正確的模糊度解應為n1，n2lnk為中的一個，所以正確的位置坐標解應是x1,x2,lxk中的一個。

定義)表示任意一個模糊度候選解用于最終定位時引起的最大用戶定位誤差。

定義表示用模糊度浮點解進行定位時的最大可能定位誤差，它可以用來作為一個指標來確保任意一個部分解的結果都要好于實數解的結果。

下面提出兩種求解部分解坐標的方案：

(1)定義min(max(||x-xi||))(i＝1,2,3...k)表示x和x1,x2,lxk之間的最大距離誤差的最小值,x為由所有xi(i＝1,2,lk)構成的坐標空間中的任意一點。計算滿足min(max(||x-xi||))(i＝1,2,3...k)的x值，記為xmid。此時xmid應滿足：

取xmid作為最終的坐標解。

(2)分別計算n1,n2,lnk依次為正確模糊度的概率p(a1),p(a2),lp(ak)；

取作為最終坐標解。

該方法得到的坐標解是模糊度候選組合對應的坐標位置的加權平均，如果正確模糊度對應的概率p(a1)比其它模糊度大的多，該方法得到的坐標位置就會與全部解非常接近。該方法的優點在于它得到的坐標結果幾乎不受數學模型中模糊度參數不同選擇的影響，而且即使針對模糊度的部分解不足以定位，該方法仍然可以提供一個優于浮點解的坐標位置。

本發明是一種全部解失敗下的部分解衛星導航定位方法，如果正確模糊度對應的概率p(a1)比其它模糊度大的多，該方法得到的坐標位置就會與全部解非常接近。該方法的優點在于它得到的坐標結果幾乎不受數學模型中模糊度參數不同選擇的影響，而且即使針對模糊度的部分解不足以定位，該方法仍然可以提供一個優于浮點解的坐標位置。

以上所述僅為本申請的優選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領域的技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內。