[發(fā)明專利]基于星間組合差分的精密單點(diǎn)定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010579334.0
• 申請(qǐng)日: 2010-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102096084A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高成發(fā);陳偉榮;沈雪峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/44
• 分類號(hào): G01S19/44
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及GPS精密單點(diǎn)定位中函數(shù)模型的選取，尤其涉及精密單點(diǎn)定位(PPP)差分模型解算定位方法，屬于GPS精密單點(diǎn)定位領(lǐng)域。

背景技術(shù)

GPS精密單點(diǎn)定位技術(shù)是目前衛(wèi)星定位領(lǐng)域的熱門(mén)技術(shù)，是繼GPS網(wǎng)絡(luò)差分定位技術(shù)之后又一項(xiàng)研究熱門(mén)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

精密單點(diǎn)定位技術(shù)只需要一臺(tái)接收機(jī)就可以在全球范圍內(nèi)進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的獨(dú)立作業(yè)，達(dá)到精密定位的目的，低成本、高效率等特點(diǎn)使其在區(qū)域高精度坐標(biāo)框架維持、高精度導(dǎo)航與定位等方面都具有不可限量的應(yīng)用前景。相對(duì)于網(wǎng)絡(luò)差分定位技術(shù)需要建立覆蓋全球的大規(guī)模連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站才能實(shí)現(xiàn)全球定位，精密單點(diǎn)定位技術(shù)一旦取得技術(shù)突破即可進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用，是中國(guó)定位服務(wù)趕超國(guó)際水平的契機(jī)。

GPS精密單點(diǎn)定位技術(shù)中，由于定位解算的方程和未知數(shù)較多、運(yùn)算量大，選擇一個(gè)合適的數(shù)學(xué)解算模型可以大大簡(jiǎn)化計(jì)算，提高定位速度和精度。因此，精密單點(diǎn)定位技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵性的難點(diǎn)即函數(shù)模型的選取問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者對(duì)精密單點(diǎn)定位的函數(shù)模型的選取問(wèn)題開(kāi)展了許多研究工作，主要有以下幾種方法：

1、Zumberge采用碼和相位的消電離層組合作為觀測(cè)量，每顆衛(wèi)星列出兩個(gè)觀測(cè)方程。這是精密單點(diǎn)定位最常用的函數(shù)模型，優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)，收斂后比較穩(wěn)定，消除了電離層改正的一階項(xiàng)的影響，但是該模型不能消除高階電離層影響；此外該模型中的模糊度是由L1、L2載波相位模糊度組成的非線性未知值，這種組合不能保留載波相位模糊度的整周特性，只能得到一個(gè)浮點(diǎn)解且測(cè)量噪聲是原始噪聲的3倍，因此，其最大缺點(diǎn)就是計(jì)算收斂較慢，一般需要30分鐘以上才能達(dá)到厘米級(jí)的定位精度；

2、在傳統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，加拿大Calgary大學(xué)的Gao?Yang于2002年提出了Uofc模型。UofC模型是采用L1和L2波段的碼和相位觀測(cè)值的平均值作為對(duì)無(wú)電離層折射延遲的載波相位組合值的補(bǔ)充。UofC模型的優(yōu)點(diǎn)是降低了噪聲誤差和殘留誤差，模型中的消電離層組合保留了兩個(gè)頻率模糊度的整數(shù)特性，減少了未知參數(shù)的個(gè)數(shù)；缺點(diǎn)是模型復(fù)雜，且在定位解算的過(guò)程中有波動(dòng)存在，其收斂速度也需30分鐘左右。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之不足，提出了一種快速且易于工程實(shí)現(xiàn)的精密單點(diǎn)定位函數(shù)模型，即基于星間組合差分的精密單點(diǎn)定位方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明首先利用同一歷元不同衛(wèi)星之間的觀測(cè)方程求差，組成星間一次差觀測(cè)方程；然后在星間一次差的基礎(chǔ)上，在相鄰歷元間的觀測(cè)方程再求差，組成星間歷元間二次差觀測(cè)方程；最后以二次差方程求解的測(cè)站坐標(biāo)與權(quán)陣作為卡爾曼濾波器的初始值，以星間一次差為函數(shù)解算模型，用自適應(yīng)卡爾曼濾波的方法求解測(cè)站坐標(biāo)和模糊度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)基于星間組合差分精密單點(diǎn)定位。

具體按以下步驟：

1)根據(jù)GPS接收機(jī)得到的觀測(cè)文件，列出消電離層組合的GPS精密單點(diǎn)定位的觀測(cè)方程：

①對(duì)于雙頻GPS接收機(jī)的觀測(cè)值主要有C1、L1、L2、P2四類；其中L1、L2分別表示GPS衛(wèi)星信號(hào)調(diào)制波L1、L2載波上的相位觀測(cè)值，C1表示L1載波上的粗捕獲碼偽距觀測(cè)值，P2分別表示L2載波上的精密測(cè)距碼偽距觀測(cè)值，GPS精密單點(diǎn)定位的觀測(cè)方程為：