[發(fā)明專利]一種GNSS基線解算參考衛(wèi)星選擇方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310684445.1
• 申請(qǐng)日: 2013-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN103630914B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴吾蛟;高曉;匡翠林;陳玉林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/28
• 分類號(hào): G01S19/28
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司43113
• 代理人: 盧宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種GNSS基線解算參考衛(wèi)星選擇方法，具體地說是一種適用于GNSS相對(duì)定位參考衛(wèi)星的選擇方法。

背景技術(shù)

GNSS基線解算時(shí)，參考衛(wèi)星的選擇是一個(gè)重要問題，參考衛(wèi)星選擇的好壞直接影響定位的精度與可靠性。選取參考衛(wèi)星的一般策略是選擇衛(wèi)星高度角最大的衛(wèi)星。由于衛(wèi)星高度角最高，理論上衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)受大氣延遲、多徑效應(yīng)等誤差源影響最小，構(gòu)建雙差模型時(shí)參考衛(wèi)星引入的誤差也最小。但是，高度角并不是影響衛(wèi)星分布結(jié)構(gòu)的唯一因素，因此，單純依靠高度角確定選星方案并不合適。PDOP（Positional Dilution of Position）是位置精度衰減因子，其數(shù)值越小，衛(wèi)星幾何強(qiáng)度越好，因此，PDOP值可用來選取參考衛(wèi)星。但是在GNSS相對(duì)定位中，由于采用差分技術(shù)，獨(dú)立觀測(cè)的衛(wèi)星與參考衛(wèi)星產(chǎn)生較強(qiáng)的相關(guān)性，PDOP值無法及時(shí)反映空間衛(wèi)星相對(duì)幾何強(qiáng)度。有學(xué)者基于法方程病態(tài)性指標(biāo)選擇參考衛(wèi)星，條件數(shù)與方差膨脹因子VIF是常用的法方程病態(tài)性的指標(biāo)。較之條件數(shù)，VIF更加直觀地反映了測(cè)量誤差對(duì)定位結(jié)果的影響。但是，當(dāng)參考衛(wèi)星帶有異常觀測(cè)時(shí)，這種影響將帶入所有的雙差觀測(cè)方程中，進(jìn)而影響定位結(jié)果。變形監(jiān)測(cè)中觀測(cè)環(huán)境較為復(fù)雜，將嚴(yán)重影響該方法的可行性與有效性。因此，選擇參考衛(wèi)星不僅要考慮法方程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還要涉及參考衛(wèi)星觀測(cè)值質(zhì)量。

基準(zhǔn)站：作為參考基準(zhǔn)的測(cè)站；

流動(dòng)站：作為流動(dòng)監(jiān)測(cè)的測(cè)站；

測(cè)站：GNSS測(cè)量時(shí)的站點(diǎn)，本發(fā)明中指基準(zhǔn)站或流動(dòng)站。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種GNSS基線解算參考衛(wèi)星選擇方法，結(jié)合穩(wěn)健估計(jì)與VIF（Variance Inflation Factor,方差膨脹因子）的選星策略，抑制觀測(cè)異常的影響，提高基線解算的精度與可靠性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種GNSS基線解算參考衛(wèi)星選擇方法，該方法為：

1）采集基準(zhǔn)站與流動(dòng)站星歷數(shù)據(jù)與觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用星歷數(shù)據(jù)解算觀測(cè)衛(wèi)星空間坐標(biāo)，采用偽距定位的方法計(jì)算流動(dòng)站近似坐標(biāo)，則測(cè)站的相位觀測(cè)方程為：

其中，上標(biāo)p代表觀測(cè)衛(wèi)星，下標(biāo)I代表測(cè)站，為測(cè)站I到觀測(cè)衛(wèi)星p的載波相位觀測(cè)值，單位為m；為測(cè)站I到觀測(cè)衛(wèi)星p的幾何距離，單位為m；c為真空光速；dts^p為觀測(cè)衛(wèi)星p的鐘差，dtr_I為測(cè)站I的接收機(jī)鐘差；dt_sys為測(cè)站I接收到的不同導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)之間的系統(tǒng)時(shí)間差；λ^p為觀測(cè)衛(wèi)星p的載波波長；為測(cè)站I與觀測(cè)衛(wèi)星p間的整周模糊度，分別為測(cè)站I與觀測(cè)衛(wèi)星p間的電離層和對(duì)流層時(shí)延；為測(cè)站I與觀測(cè)衛(wèi)星p間服從正態(tài)分布的相位觀測(cè)值量測(cè)噪聲；為測(cè)站I與觀測(cè)衛(wèi)星p間相位觀測(cè)值量測(cè)噪聲的方差；所述測(cè)站I是指基準(zhǔn)站i或流動(dòng)站j；

2）利用上述相位觀測(cè)方程進(jìn)行基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間的差分計(jì)算，獲得關(guān)于共視衛(wèi)星站間單差相位觀測(cè)方程：

其中，dtr_ij=dtr_j-dtr_i；為單差相位觀測(cè)值量測(cè)噪聲，所述共視衛(wèi)星是指基準(zhǔn)站與流動(dòng)站共同觀測(cè)的衛(wèi)星；

3）選擇一顆基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的共視衛(wèi)星作為參考衛(wèi)星，利用上述單差相位觀測(cè)方程組建雙差觀測(cè)方程：

其中，p代表觀測(cè)衛(wèi)星，q為參考衛(wèi)星；為雙差相位觀測(cè)值量測(cè)噪聲，為雙差相位觀測(cè)值量測(cè)噪聲的方差；分別為基準(zhǔn)站i與衛(wèi)星p間、流動(dòng)站j與衛(wèi)星p間相位觀測(cè)值量測(cè)噪聲的方差；

4）計(jì)算雙差相位觀測(cè)值標(biāo)準(zhǔn)化殘差計(jì)算公式為：

5）將上述雙差相位觀測(cè)值標(biāo)準(zhǔn)化殘差組成標(biāo)準(zhǔn)化殘差序列，利用IGGIII模型確定雙差觀測(cè)值自適應(yīng)降權(quán)因子

6）利用上述雙差觀測(cè)值自適應(yīng)降權(quán)因子和雙差相位觀測(cè)值量測(cè)噪聲的方差重新確定更新后的雙差相位觀測(cè)值量測(cè)噪聲的方差利用更新后的雙差相位觀測(cè)值量測(cè)噪聲的方差構(gòu)建雙差觀測(cè)值方差陣

7）計(jì)算方差膨脹因子VIF：

其中，雙差觀測(cè)值系數(shù)陣H_dd為矩陣去除參考衛(wèi)星對(duì)應(yīng)的列之后的矩陣，