一種基於非差非組合模型的網絡rtk模糊度解算方法
2023-04-24 09:01:06
一種基於非差非組合模型的網絡rtk模糊度解算方法
【專利摘要】本發明公布了一種基於非差非組合模型的網絡RTK模糊度解算方法。使用非差非組合模型對全網的單站非差模糊度進行估計，並將衛星鐘作為未知參數，實時衛星鐘差產品作為偽觀測量加入。根據用戶位置，提取用戶相鄰站點的非差模糊度，在相鄰站點中選擇一個作為基準站點，利用差分算子還原得到雙差模糊度的整數特性，單曆元獲得具有整數特性的雙差模糊度結果。使用本發明提出的方法，在大規模的基準站網絡中可有效提升計算性能，同時減弱大氣誤差和長度對雙差模糊度固定的影響，降低雙差模型的病態性，提高模型抗差能力和模糊度固定成功率。
【專利說明】-種基於非差非組合模型的網絡RTK模糊度解算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及全球導航衛星系統（GNS巧衛星定位領域，特別涉及GNSS非差非組合 精密單點定位。
【背景技術】
[0002] 隨著基準站數量的逐漸增多W及多系統多頻信號的兼容，大範圍 C0RS(Continuous Operational Reference System;連續運行參考系統）系統已被廣泛建 設並逐漸成為國家重要基礎設施W支持高精度定位應用，用戶利用多參考站網絡可實時獲 取釐米級的定位精度。
[0003] 在當前網絡RTK應用中，必須保證雙差模糊度的正確計算，W便全網的差分改正 信息W及VRS觀測值得W生成，從而確保定位效果。因此，大部分C0RS系統軟體均採用基 線解算方法W實現全網模糊度解算。基線解算方法雖然減少了未知參數個數，一定程度上 解決了求解的秩虧問題，但通常存在複雜而難W確切解決的相關性問題。同時，由於大氣誤 差和衛星軌道誤差的影響，基線解算過程中，基線長度受到限制，不得不考慮新的大氣誤差 估計模型W擴寬基線長度。而且隨著基準站數量的增大，所需解算的基線數量呈指數級增 長。因此基於基線解算方法的全網模糊度解算不利於大範圍C0RS系統的分布式架構的搭 建及運行，限制了大範圍C0RS系統的應用。
[0004] 與此同時，隨著非差PPP的成功應用，一種創新的PPP-RTK方法得到了廣泛研究。 在非組合觀測方程中，接收機及衛星的載波偽距偏差項被模糊度所吸收，使得非差模糊失 去整數特性。但利用固定的雙差模糊度W及正確的基準模糊度，可還原非差模糊度的整數 特性，而且與雙差方程具有數值等價性，但不需要面對相關性問題。因此，全網的模糊度固 定值得深入研究，並將大大有利於大範圍C0RS系統的發展。
【發明內容】
[0005] 發明目的；針對上述現有技術，提出一種基於非差非組合模型的網絡RTK模糊度 解算方法，能夠解決目前網絡RTK受相關性問題影響W及基線長度、數量限制的問題，並將 大大有利於大範圍C0RS系統的發展。
[0006] 技術方案；一種基於非差非組合模型的網絡RTK模糊度解算方法，首先使用非差 非組合模型對全網的單站非差模糊度進行估計，其中將衛星鐘作為未知參數，實時衛星鐘 差產品作為偽觀測量加入；然後根據用戶位置，提取用戶相鄰站點的非差模糊度，在相鄰站 點中選擇一個作為基準站點，利用差分算子還原得到雙差模糊度的整數特性，單曆元獲得 具有整數特性的雙差模糊度結果。
[0007] 進一步的，所述的基於非差非組合模型的網絡RTK模糊度解算方法包括如下具體 步驟：
[0008] 步驟1)，使用各站點的原始觀測值，對各站點的的單站非差模糊度進行估計，並將 衛星鐘差作為未知參數進行估計，如式（1. 1)所示：
[000引 P;,k= Pt+cdtk-cdts +T; +(XjIl+d 巧-dSpj+el,0 化"s+護巧 (1.1)
[0010] 形],k= Pl+cStk-cSf + 巧-cCjll+bk,屯 j-If屯戶種,〇 化"s+、Nj+sl 屯 j
[0011] 其中；s表示衛星，k表示基準站接收機，j代表各觀測值頻率，j = 1、2 ;巧t表示 衛星S與站點k間在頻率j上的偽距觀測量，。It表示衛星S與站點k間在頻率j上的相 位觀測量，片表示衛星到接收機天線相位中也的幾何距離，5 tk表示接收機鐘差，5 ts表示 衛星鐘差，r/表示對流層延遲，表示電離層延遲；a j.是頻率比值，=於/方，/j表示頻 率j的值；如V馬;分別表示頻率j上的接收機和衛星的硬體延遲；是其它可模型 化的誤差；\?,，％,分別表示頻率j上的接收機和衛星的相位小數偏差；入J是頻率j上的 載波波長，Nj.是頻率j上的相位模糊度；每P屍皆。，是頻率j上的偽距觀測值和相位觀測值 噪聲；C表不光速；
[0012] 根據式（1. 1)，使用卡爾曼濾波對未知參數進行估計，得到非差浮點模糊度，包括 如下具體步驟：
[0013] 步驟a),設置未知參數向量Xi，如式（1.2)所示：
[0014] x,-=[zrAA 化 ' 況"了，0 = 1…"） (1.2)
[0015] 其中，未知參數Xi分為時變和時不變兩個部分，時變部分包括天頂溼延遲ZTD，， k;吸收接收機無電離層硬體延遲《^"^的接收機鐘差5tk'，C化' =c化其中 f f2 吸收接收機及衛星頻率相關硬體延遲部分的〇維 電離層傾斜延遲/;'，馬'=馬+充^巧-妒其中A二馬'巧-足.6,護二嗔-而， n為該曆元觀測衛星數，吸收衛星無電離層硬體延遲^4^的n維衛星鐘差5ts'， C佩1 =(成' +而，鳴f =不心石-不麼石與;；時不變部分包括n維非差初始N1整周模 JI J2 ，/! J2 糊度和n維非差初始N2整周模糊度iV^
[0016] 步驟b)，設置卡爾曼濾波的設計矩陣Bi和觀測向量Li，如式（1.3)所示：
[0017]
【權利要求】
1. 一種基於非差非組合模型的網絡RTK模糊度解算方法，其特徵在於，首先使用非差 非組合模型對全網的單站非差模糊度進行估計，其中將衛星鐘作為未知參數，實時衛星鐘 差產品作為偽觀測量加入；然後根據用戶位置，提取用戶相鄰站點的非差模糊度，在相鄰站 點中選擇一個作為基準站點，利用差分算子還原得到雙差模糊度的整數特性，單曆元獲得 具有整數特性的雙差模糊度結果。
2. 根據權利要求1所述的基於非差非組合模型的網絡RTK模糊度解算方法，其特徵在 於，包括如下具體步驟： 步驟1)，使用各站點的原始觀測值，對各站點的的單站非差模糊度進行估計，並將衛星 鐘差作為未知參數進行估計，如式（I. 1)所示：
其中：s表示衛星，k表示基準站接收機，j代表各觀測值頻率，j= 1、2 ; 表示衛星 s與站點k間在頻率j上的偽距觀測量，①^表示衛星s與站點k間在頻率j上的相位觀測 量，A表示衛星到接收機天線相位中心的幾何距離，Stk表示接收機鐘差，Sts表示衛星鐘 差，T/表示對流層延遲，/丨表示電離層延遲；a」是頻率比值，=乂2/<，fj表示頻率j的 值；、$分別表示頻率j上的接收機和衛星的硬體延遲； 是其它可模型化的誤 差；分別表示頻率j上的接收機和衛星的相位小數偏差；入」是頻率j上的載波波 長，％是頻率j上的相位模糊度；是頻率j上的偽距觀測值和相位觀測值噪聲；c表不光速； 根據式（1. 1)，使用卡爾曼濾波對未知參數進行估計，得到非差浮點模糊度，包括如下 具體步驟： 步驟a)，設置未知參數向量Xi，如式（1.2)所示： 和' /:'紀' <]r，Cy = i…n) (1.2) 其中，未知參數Xi分為時變和時不變兩個部分，時變部分包括天頂溼延遲ZTDw,k;吸收接收機無電離層硬體延遲的接收機鐘差Stk'，，其中
糊度#!'和n維非差初始N2整周模糊度#€ ; 步驟b)，設置卡爾曼濾波的設計矩陣Bi和觀測向量Li，如式（1.3)所示：
其中，所述觀測向量Li包含四個非差觀測值AL以及一個實時衛星鐘差 產品結果54s作為偽觀測值，分別表示衛星s與站點k間分別在頻率1，2上的相 位觀測量，OGli分別表示衛星s與站點k間分別在頻率1，2上的偽距觀測量；
n表示該曆元觀測衛星數，9n表示第n個衛星該曆元的衛星高度角，MFw(0)為天頂溼 延遲與衛星高度角相關的映射函數，c表示光速，入i，入2分別代表頻率1，2的波長； 根據所述未知參數向量Xi以及設計矩陣Bi和觀測向量Li，進行卡爾曼濾波得到非差浮 點模糊度M、 步驟2)，根據用戶位置與站點的距離，提取至少三個用戶相鄰站點的非差模糊度，各用 戶相鄰站點的非差模糊度巧如式（1. 5)所示：
其中，分別為對應相鄰站點中第1到第n顆衛星的非差基礎模糊度Nl; …分別為對應相鄰站點中第1到第n顆衛星的非差基礎模糊度N2 ; 步驟3)，首先在所述各用戶相鄰站點中選擇一個站點作為基準站點，其他相鄰站點作 為非基準站點；然後設置所述基準站點與非基準站點的站間差分算子Ckd和參考衛星與非 參考衛星的星間差分算子Csd，根據所述差分算子Ckd和Csd還原站間星間具有整數特性的雙 差模糊度，所述還原步驟如式（1. 6)所示：
其中，kl、k2分別為基準站點與非基準站點，r為參考衛星，s為非參考衛星，為 站間星間雙差模糊度，A:、X〗2分別為站點kl和k2的非差模糊度，分別為 雙差基礎模糊度N1、N2 ; 步驟4)，使用LAMBDA算法進行模糊度搜索固定，具體為：先將所述雙差基礎模糊度NI、N2轉換為寬巷模糊度和Nl模糊度部分Sm，再採用LAMBDA算法得到固定的整數寬巷模 糊度，最後使用寬巷模糊度作為已知值，確定Nl模糊度整數值。
【文檔編號】G01S19/44GK104502935SQ201410837313
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月29日 優先權日:2014年12月29日
【發明者】潘樹國, 汪登輝, 高成發, 鄧家棟, 楊徉 申請人:東南大學