[發明專利]一種利用多系統GNSS觀測值的高精度基線解算方法

有效

• 申請號: 201610447389.3
• 申請日: 2016-06-20
• 公開（公告）號: CN106125113B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 姜衛平;肖玉鋼;陳華;袁鵬;席瑞杰;馬符訊
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魏波

技術領域

本發明屬于衛星導航技術領域，具體涉及一種利用多個全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System，GNSS)的觀測數據進行高精度基線解算方法。

背景技術

鑒于GPS(Global Positioning System)在軍事和民用領域所展現的巨大優勢，世界多個國家和組織紛紛開始建設自主的全球導航衛星系統。目前已經建成或正在建設的GNSS包括美國的GPS、俄羅斯的GLONASS(GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema)、歐盟的Galileo和中國的BDS(BeiDou Navigation Satellite System)。大量研究表明，綜合利用多個GNSS系統的信號，并在觀測值層面統一處理不同系統的觀測數據，能有效提高GNSS定位的可靠性和穩定性，尤其是在山區、城市峽谷等衛星信號遮擋嚴重的地區。

高精度基線解算是GNSS的一個重要應用，其在地殼形變監測、地質災害預警，結構物形變監測、網絡RTK等方面均發揮著不可替代的作用。目前，對原始觀測值進行站間和星間兩次做差解算站間基線向量的雙差方法仍是基線解算的主流方法。但雙差方法最初主要針對單系統、雙頻情況提出，并未考慮多系統問題。當使用多系統GNSS數據進行基線解算時，必須顧及系統間偏差、頻率間偏差等的影響，這使得基線解算模型更加復雜，而且由于不同系統頻率一般不一致，導致不同系統間的雙差模糊度并不具有整周特性，不能直接進行模糊度固定。上述問題嚴重限制了多系統優勢的充分發揮。

因此，發展一種精度高、可靠性強、既能充分發揮多系統GNSS優勢，又能解決已有算法缺陷的多模GNSS基線解算方法對于進一步拓展GNSS技術應用空間，滿足生產生活中對于高精度位置信息的迫切需求具有重要意義。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種既能充分發揮多系統GNSS的優勢，又能進行高精度基線解算的相對定位方法。

本發明所采用的技術方案是：一種利用多系統GNSS觀測值的高精度基線解算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：構建站間單差觀測值；

通過對各GNSS系統各頻率的偽距、載波相位觀測值在基線兩端測站間做差構成站間單差觀測值；

所述站間單差觀測值，其計算公式為：

其中，i、j為測站標號；s為衛星標號；k為頻率標號；為站間單差偽距觀測值；為單差幾何距離；c為真空中光速；dt_ij為單差接收機鐘差；為單差接收機端偽距硬件延遲；λ^ks為載波波長；為單差相位觀測值；為具有整周特性的單差模糊度參數；為單差接收機端UPD；分別為單差偽距、載波相位觀測值噪聲。

步驟2：施加基準條件；

選擇GNSS系統的任一頻率偽距觀測值作為參考值，并假設其單差偽距硬件延遲為0，此時其余所有單差偽距硬件延遲參數均是相對于參考值而言的；做為參考值的單差偽距硬件延遲將被吸收至鐘差參數中，稱為組合鐘差參數；同時，相位觀測值中的單差UPD參數也與參考偽距硬件延遲混合在一起，稱為組合UPD，二者又一起被吸收至單差模糊度參數中，使模糊度不具備整周特性；此時的單差觀測值計算公式為：

其中，k、s分別為參考偽距觀測值的頻率、衛星標識；l、t分別為非參考偽距觀測值的頻率、衛星標識；稱為組合鐘差參數；和為組合UPD；與式(1)相比，若式(2)中的觀測值系統相同而頻率不同，則稱為衛星s所屬系統的，頻率l和k之間的站間差分DCB參數；若式(2)中的觀測值系統不同而頻率相同，則表示衛星t和s所屬兩系統在頻率k上的站間差分ISB參數；當與式(1)相比式(2)中的觀測值系統與頻率均不同時，ISB參數表示為：

其中和分別稱為衛星t所屬系統的，頻率l和k之間的站間差分DCB參數和衛星t和s所屬兩系統在頻率k上的站間差分ISB參數；

步驟3：單差模糊度整周特性恢復，恢復整周特性后的單差模糊度參數直接進行模糊度固定，進而求得高精度基線結果。

作為優選，步驟3的具體實現包括為：

針對GPS系統、Galileo系統、BDS系統，組合UPD對模糊度固定的影響通過對所有來自于同一類觀測值的浮點模糊度的小數部分求平均得到；然后從所有對應浮點模糊度中減去此平均值即可恢復原始單差模糊度的整周特性；其計算公式為：