一种基于二次型约束最小二乘法的瞬时单点定位算法

陈万通，汪竹青

(1.中国民航大学民航航班广域监视与安全管控技术重点实验室，天津 300300；2.中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室，天津 300300)

全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)包括单点定位和相对定位两大类，其中单点定位主要有精密单点定位(precise point positioning, PPP)和标准单点定位(standard single-point positioning, SPP)，相对定位主要有实时动态定位(real-time kinematic positioning, RTK)。RTK依赖于基站提供的差分改正信息，这很大程度上限制了其在基站数量有限甚至没有基站区域中的应用[1]。相比之下，SPP和PPP具有无需基准站、使用灵活、作用区域广等优势。虽然PPP基于载波相位测量实现了高精度定位，但是其收敛时间较长，仍然是限制其实际应用的技术瓶颈[2]。另外，在具有挑战性的环境下，如城市或者室内区域等，GNSS接收机极易产生载波相位周跳甚至无法定位，这将导致PPP功能不可用。因此在某些具有高鲁棒性要求的实际应用场景中，SPP仍然是最有效的导航技术[3]。但是，SPP可获得的定位精度仅为米级，而且其垂直方向上的定位精度显著小于水平方向，对于分米甚至厘米级的应用来说精度仍然不能满足实际需求。

学者们提出了一些能够有效改善SPP的定位精度的方法。文献[4]提出利用增强系统，如星基增强系统(satellite-based augmentation system, SBAS)和地基增强系统(ground-based augmentation system, GBAS)提供的误差改正信息去提高SPP的定位精度。但是其构造成本非常高而且应用地域受限。文献[5-7]提出通过消除误差来提高SPP定位精度。其中，文献[5]研究了电离层误差对卫星定位精度的影响，对比了不同模型下的卫星定位精度，结果表明平均定位误差在2～4 m范围内。……