[發(fā)明專利]一種基于單差濾波的變形監(jiān)測GNSS信號多路徑改正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610933926.5
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN106646538B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘樹國;汪登輝;高成發(fā);尚睿
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23;G01S19/44
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

本發(fā)明公開了一種基于單差濾波的變形監(jiān)測GNSS信號多路徑改正方法,利用站間單差觀測殘差的空間相關(guān)特性，采用單差濾波方法固定模糊度并提取載波偽距觀測殘差，通過對數(shù)據(jù)殘差進行快速傅里葉變換分析及小波降噪，建立離散多路徑及反射多路徑空間改正圖，減弱橋梁變形監(jiān)測環(huán)境中的多路徑效應(yīng)對GNSS載波及偽距觀測值的影響。本發(fā)明方法充分利用多路徑的時空重復特性，可有效提高變形監(jiān)測中模糊度固定的可靠性及成功率，并提升動態(tài)監(jiān)測的單歷元解算精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及定位與監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于站間單差濾波(between-receiver single-difference)的變形監(jiān)測GNSS(Global Navigation Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))信號多路徑延遲改正方法，是GNSS實時高精度快速RTK(Real TimeKinematic，實時動態(tài)定位技術(shù))定位技術(shù)研究的重要部分。

背景技術(shù)

隨著衛(wèi)星定位系統(tǒng)的完善與發(fā)展，GNSS變形監(jiān)測目標的精度和可靠性要求越來越高。作為各種高精度測量的一種極為有效的手段，GNSS載波測量可實時輸出高頻、厘米級三維定位結(jié)果。當應(yīng)用差分定位時，兩臺GNSS接收機對同步觀測的偽距和相位觀測值實施雙差，可建立一組包含相對位置和雙差模糊度等參數(shù)的觀測方程，通過固定雙差載波模糊度，實現(xiàn)高精度位置信息的獲取。當對測量精度要求較高時(毫米級變形監(jiān)測)，在通常的數(shù)據(jù)處理中所忽略的一些誤差源，必須予以高度重視。

變形監(jiān)測應(yīng)用一般采用短基線，通過站間差分方式可大幅度消除包括對流層延遲、電離層延遲等大氣誤差延遲項的影響，由于觀測受限于監(jiān)測應(yīng)用的環(huán)境約束，各接收機天線接收到的信號除了衛(wèi)星發(fā)射的信號以外，還接收各類周邊反射物體反射的間接信號，因此，多路徑效應(yīng)成為短基線GNSS數(shù)據(jù)處理的主要誤差源。常規(guī)多路徑效應(yīng)處理方法主要分為遠距離反射處理及近距離反射處理兩部分，對于遠距離反射通過在接收機中采用MEDLL、窄相關(guān)等技術(shù)來改善或削減，對于近距離反射，主要采用雙差定位結(jié)果的恒星日相關(guān)性，剝離多路徑殘差對定位結(jié)果的影響，忽略了多路徑本身的空間變化的相關(guān)性。另一方面，GNSS雙差定位方法(站間星間)需在各歷元選取參考星，在卡爾曼濾波中傳遞雙差模糊度，當前后歷元參考星不一致時，還需要構(gòu)建轉(zhuǎn)換矩陣實現(xiàn)雙差模糊度的轉(zhuǎn)換，確保傳遞的準確性和濾波的連續(xù)性，同時其多路徑效應(yīng)受到兩顆衛(wèi)星的信號傳送方位角度影響，無法精確評定。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于單差濾波的變形監(jiān)測GNSS信號多路徑改正方法，在消除接收機相位鐘差和站間單差模糊度所引起的列秩虧后，恢復模糊度的雙差形式和整數(shù)特性，利用固定的模糊度提取單衛(wèi)星載波殘差，采用快速傅里葉變換(FFT)分析多路徑類型，并采用小波降噪提取載波、偽距離散及反射多路徑延遲值，建立多路徑延遲改正空間圖，并應(yīng)用于之后觀測衛(wèi)星中修正觀測值，以減弱多路徑效應(yīng)對高精度GNSS衛(wèi)星測量或變形監(jiān)測的影響。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于單差濾波的變形監(jiān)測GNSS信號多路徑改正方法，包括以下步驟：

步驟1，采用站間單差非組合觀測模型，通過增加初始歷元參考星模糊度基準，分別估計各頻段站間單差偽距接收機鐘差值及各頻段站間單差載波接收機鐘差值，使得各頻段偽距接收機鐘差吸收接收機硬件延遲偏差項，各頻段載波接收機鐘差吸收載波接收機偏差項，恢復偽距單差觀測值和載波單差觀測值中待估參數(shù)的單差模糊度整數(shù)特性。

步驟2，建立站間單差卡爾曼濾波模型，將步驟1得到的偽距單差觀測值和載波單差觀測值代入單差卡爾曼濾波模型中實時估計監(jiān)測站坐標位置、接收機各頻段鐘差及衛(wèi)星單差模糊度，固定模糊度以獲得穩(wěn)定固定坐標結(jié)果及偽距觀測殘差、載波觀測殘差。