[發(fā)明專利]固定參考星的GNSS單差處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610964850.2
• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN106569242B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴艷菊;張寶成;袁運斌;歐吉坤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院測量與地球物理研究所
• 主分類號: G01S19/44
• 分類號: G01S19/44
• 代理公司: 武漢荊楚聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42215
• 代理人: 王健;章輝

一種固定參考星的GNSS單差處理方法，該方法包括以下步驟：A、選擇固定參考星：選擇開始時刻高度角比較高且觀測質(zhì)量可靠的一顆同步觀測衛(wèi)星作為固定參考星，假設(shè)該衛(wèi)星為1號衛(wèi)星；B、構(gòu)建以雙差模糊度為參數(shù)的站間單差卡爾曼濾波觀測模型；C、構(gòu)建卡爾曼濾波狀態(tài)模型；D、啟動卡爾曼濾波器，將雙差模糊度參數(shù)作為時不變參數(shù)，進行各類參數(shù)的解算。本設(shè)計不僅解決了由于參考星變換導(dǎo)致歷元間雙差模糊度參數(shù)和接收機鐘差參數(shù)不能連續(xù)傳遞的難題，而且操作簡便、計算效率高、GNSS服務(wù)能力強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于“測繪科學與技術(shù)”學科中的“大地測量”技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種固定參考星的GNSS單差處理方法，主要適用于解決GNSS相對定位中雙差模糊度參數(shù)和相位鐘差參數(shù)不連續(xù)傳遞的問題，從而獲取可靠的位置、時間、大氣信息等。

背景技術(shù)

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，簡稱GNSS)目前主要包括GPS，GLONASS，Galileo和BDS，其主要功能是GNSS接收機通過接收多顆衛(wèi)星的相位、偽距、多普勒等觀測數(shù)據(jù)并進行處理，實現(xiàn)導(dǎo)航、定位、測速、授時等。為了獲取不同站間高精度相對定位，一般采用雙差定位技術(shù)，該技術(shù)的原理是利用至少兩臺GNSS接收機同步觀測多顆衛(wèi)星，通過站間差分、星間差分等，消除或減弱與衛(wèi)星、接收機、大氣等有關(guān)的誤差，簡化定位模型，獲取高精度的相對位置。其優(yōu)勢是：減少對高精度外部信息(如IGS的衛(wèi)星精密軌道、精密鐘差等產(chǎn)品)的依賴，有利于模糊度的解算。其不足是：通過差分，損失一些有用信息(如大氣信息、接收機鐘差信息等)，降低了GNSS服務(wù)能力。另外，雙差技術(shù)需要選擇參考星，一般開始時刻選擇高度角最高的衛(wèi)星作為參考星，在觀測過程中，隨著衛(wèi)星高度角的降低，參考星消失或出現(xiàn)質(zhì)量問題等，需要重新選擇參考星。參考星變化導(dǎo)致前后歷元雙差模糊度參數(shù)傳遞不連續(xù)；如果采用單差處理，接收機鐘差同樣存在整周跳躍現(xiàn)象，不能提供連續(xù)授時服務(wù)。這是目前GNSS差分定位中比較困難和棘手的問題，尤其對于觀測環(huán)境比較惡劣的情況，參考星變換非常頻繁，不僅影響導(dǎo)航定位精度，而且大大降低計算效率。

中國專利，申請公布號為CN105093251A，申請公布日為2015年11月25日的發(fā)明公開了一種GNSS接收機靜態(tài)模式下的高精度相對定位方法，該方法通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：將主、副兩測站GNSS接收機的觀測數(shù)據(jù)通過高度截止角約束、載波相位周跳探測及兩測站共視星篩選比對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，提取出同一時刻可用的觀測數(shù)據(jù)；利用同一觀測時刻的觀測數(shù)據(jù)進行參考星搜索，求取主、副兩測站GNSS接收機各頻點偽距與載波相位的雙差測量值；建立相對定位系統(tǒng)濾波模型；設(shè)計容積卡爾曼濾波器進行相關(guān)參數(shù)估計；將所獲得的雙差載波相位整周模糊數(shù)浮點解及其協(xié)方差矩陣送入載波相位整周模糊數(shù)求解模塊實現(xiàn)載波相位整周模糊數(shù)整數(shù)解的求取。該發(fā)明采用傳統(tǒng)的雙差觀測模型，不僅測站間同步衛(wèi)星的觀測需要求差，而且其他衛(wèi)星還需要和參考星的觀測值進行求差，參考星必須是當前歷元的可視衛(wèi)星，即必須對參考星進行更換處理，歷元間模糊度參數(shù)傳遞不連續(xù)；采用容積卡爾曼濾波器，先傳遞歷元間單差模糊度參數(shù)，再外部轉(zhuǎn)換成雙差模糊度單獨解算，且雙差消除了接收機鐘差，降低了GNSS服務(wù)能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的歷元間模糊度參數(shù)和鐘差參數(shù)傳遞不連續(xù)、操作繁瑣、計算效率低、GNSS服務(wù)能力弱的缺陷與問題，提供一種歷元間模糊度參數(shù)和鐘差參數(shù)傳遞連續(xù)、操作簡便、計算效率高、GNSS服務(wù)能力強的固定參考星的GNSS單差處理方法。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種固定參考星的GNSS單差處理方法，該方法包括以下步驟：

A、選擇固定參考星：選擇開始歷元一顆同步觀測衛(wèi)星作為固定參考星，設(shè)該衛(wèi)星為1號衛(wèi)星；

B、構(gòu)建站間單差卡爾曼濾波觀測模型：兩臺GNSS接收機r₁和r₂在歷元i共觀測m顆同步衛(wèi)星在f個頻率上的偽距和相位觀測值，組成2fm個站間單差觀測方程為：