[發明專利]一種GNSS參考站載波相位整周模糊度解算方法

有效

• 申請號: 201811547003.1
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109581452B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 祝會忠;李軍;徐宗秋;徐愛功;徐彥田;李博
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01S19/44
• 分類號: G01S19/44
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

1.一種GNSS參考站載波相位整周模糊度解算方法，其特征在于，具體流程如下：

步驟1、參考站GNSS接收機接收GNSS衛星播發的非差載波相位觀測值數據和非差偽距觀測值數據；

步驟2、利用GNSS衛星的第一個頻率非差偽距觀測值和第二個頻率非差偽距觀測值，計算GNSS衛星非差偽距觀測值和非差載波相位觀測值所受的電離層延遲誤差；

步驟3、利用GNSS衛星的第一個頻率非差偽距觀測值和第二個頻率非差偽距觀測值，計算GNSS衛星非差偽距觀測值和非差載波相位觀測值所受的衛星鐘差、衛星軌道誤差、對流層延遲誤差、GNSS接收機鐘差；

步驟4、利用第一頻率非差載波相位觀測值和第二頻率非差載波相位觀測值，和步驟2、步驟3中計算出的非差偽距觀測值和非差載波相位觀測值所受的衛星鐘差、衛星軌道誤差、電離層延遲誤差、對流層延遲誤差、GNSS接收機鐘差，然后計算第一頻率非差載波相位觀測值和第二頻率非差載波相位觀測值的非差組合整周模糊度值；

步驟5、任意選擇一顆衛星作為基準衛星，根據多個參考站多顆GNSS衛星的第一頻率非差載波相位觀測值和第二頻率非差載波相位觀測值的非差組合整周模糊度數值，計算第一頻率載波相位觀測值和第二頻率載波相位觀測值的雙差組合整周模糊度；

步驟6、利用第一頻率載波相位觀測值和第二頻率載波相位觀測值的雙差組合整周模糊度，計算確定第一頻率雙差載波相位整周模糊度；

步驟7、輸出最終獲得的第一頻率雙差載波相位整周模糊度和第二頻率雙差載波相位整周模糊度，利用參考站雙差載波相位整周模糊度計算GNSS參考站的雙差觀測誤差；

所述步驟1中，參考站GNSS接收機接收GNSS衛星播發的非差載波相位觀測值數據和非差偽距觀測值數據；

參考站GNSS接收機接收的GNSS衛星的非差偽距觀測方程為：

參考站GNSS接收機接收的GNSS衛星的非差載波相位觀測方程為：

其中，P為GNSS衛星的非差偽距觀測值；Φ為GNSS衛星的非差載波相位觀測值；λ為GNSS衛星載波相位的波長；ρ^S由參考站坐標與GNSS廣播星歷提供的衛星坐標計算得到；N為非差載波相位觀測值的整周模糊度；c為光速；t為測站接收機鐘差，t^S為GNSS衛星鐘差，單位為秒；O^S表示GNSS衛星的軌道誤差，T^S表示參考站GNSS衛星非差觀測值所受的對流層延遲誤差；I^S表示參考站GNSS衛星非差觀測值所受的電離層延遲誤差；ε為偽距觀測值的觀測噪聲；上標S表示GNSS衛星，下標i表示GNSS衛星的頻率；

所述步驟2中，利用GNSS衛星的第一個頻率非差偽距觀測值和第二個頻率非差偽距觀測值，計算GNSS衛星非差偽距觀測值和非差載波相位觀測值所受的電離層延遲誤差；具體步驟如下：

利用GNSS衛星的第一個頻率非差偽距觀測值和第二個頻率非差偽距觀測值，計算該GNSS衛星非差觀測值所受的電離層延遲誤差；

根據公式(1)，可得到GNSS衛星第一頻率的非差偽距觀測方程為：

GNSS衛星第二頻率的非差偽距觀測方程為：

將GNSS衛星第一頻率非差偽距觀測方程和第二頻率非差偽距觀測方程相減，得到：

因為所以有：

則得到第一頻率非差觀測值所受的電離層延遲誤差為：

公式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)中的符號含義與公式(1)、(2)中的符號含義相同；

所述步驟3中，利用GNSS衛星的第一個頻率非差偽距觀測值和第二個頻率非差偽距觀測值，計算GNSS衛星非差偽距觀測值和非差載波相位觀測值所受的衛星鐘差、衛星軌道誤差、對流層延遲誤差、GNSS接收機鐘差；具體步驟如下：

根據GNSS衛星第一頻率的非差偽距觀測方程，可得衛星鐘差、衛星軌道誤差、對流層延遲誤差、GNSS接收機鐘差(c·(t-t^S)+O^S+T^S)為：

將公式(7)代入公式(8)，得衛星鐘差、衛星軌道誤差、對流層延遲誤差、GNSS接收機鐘差(c·(t-t^S)+O^S+T^S)為：

公式(8)、(9)中的符號含義與公式(1)、(2)中的符號含義相同；

所述步驟4中，利用第一頻率非差載波相位觀測值和第二頻率非差載波相位觀測值，和步驟2、步驟3中計算出的非差偽距觀測值和非差載波相位觀測值所受的衛星鐘差、衛星軌道誤差、電離層延遲誤差、對流層延遲誤差、GNSS接收機鐘差，然后計算第一頻率非差載波相位觀測值和第二頻率非差載波相位觀測值的非差組合整周模糊度值；具體步驟為：

GNSS衛星第一頻率非差載波相位觀測方程和第二頻率非差載波相位觀測方程為：

由公式(10)、(11)可得：

將公式(9)代入公式(12)和公式(13)，并由公式(12)、(13)相減可得：

公式(14)中為GNSS衛星第一頻率載波相位觀測值和第二頻率載波相位觀測值的非差組合整周模糊度值；

所述步驟5中，任意選擇一顆衛星作為基準衛星，根據多個參考站多顆GNSS衛星的第一頻率非差載波相位觀測值和第二頻率非差載波相位觀測值的非差組合整周模糊度數值，計算第一頻率載波相位觀測值和第二頻率載波相位觀測值的雙差組合整周模糊度；具體流程如下：

公式(14)主要受GNSS衛星第一頻率非差偽距觀測值和第二頻率非差偽距觀測值的觀測噪聲影響，通過多歷元求平均值降低觀測噪聲的影響：

其中，為GNSS衛星的第一頻率非差載波相位觀測值和第二頻率非差載波相位觀測值的非差組合模糊度的平均值，n為歷元個數，即個歷元的組合模糊度數值取平均值，表示多個歷元的非差組合模糊度數值求和，從第一個歷元到第n個歷元進行非差組合模糊度數值求和，相應的計算方差為

公式(15)是一個參考站上一顆GNSS衛星的第一頻率非差載波相位觀測值和第二頻率非差載波相位觀測值的非差組合模糊度數值，對于多個參考站，選擇任意兩個參考站進行參考站間同顆GNSS衛星非差組合模糊度數值進行轉換，即：

公式(16)中各符號的含義與公式(15)相同，下標Re1、Re2表示不同的兩個參考站，Tr為非差模糊度的轉換矩陣，相應的方差為：

如果兩個參考站同時觀測了多顆GNSS衛星，有多個參考站間差分的GNSS衛星組合模糊度，在兩顆不同的衛星間進行差分組合，得到兩個參考站兩顆GNSS衛星的第一頻率非差載波相位觀測值和第二頻率非差載波相位觀測值的雙差組合模糊度即：

公式(17)中各符號的含義與公式(15)相同，TrS為模糊度到雙差模糊度的轉換矩陣，

S+1表示GNSS基準衛星，即使用了另一顆GNSS衛星的第一頻率非差載波相位觀測值和第二頻率非差載波相位觀測值的非差組合模糊度平均值，相應的方差為當方差小于限值時，對公式(17)的雙差組合模糊度數值取整可得到雙差組合整周模糊度

所述步驟6中，利用第一頻率載波相位觀測值和第二頻率載波相位觀測值的雙差組合整周模糊度，計算確定第一頻率雙差載波相位整周模糊度；具體步驟如下：

由GNSS接收機接收的GNSS衛星非差載波相位觀測方程公式(2)可得

其中，各符號與公式(2)相同，λ_Z為組合整周模糊度的波長，I_Z為組合模糊度所受的電離層延遲誤差，上標S,S+1表示兩顆GNSS衛星間的組合，下標Re1Re2表示兩個參考站間的組合；為第一頻率載波相位觀測值與第二頻率載波相位觀測值的雙差組合整周模糊度，為第一頻率載波相位觀測值與第二頻率載波相位觀測值的雙差組合觀測值；

由于雙差組合后的衛星軌道誤差和對流層延遲誤差的殘余較小，忽略其影響；

其中，則有：

GNSS衛星第一頻率載波相位與第二頻率載波相位的雙差整周模糊度為與第一頻率載波相位雙差整周模糊度、第二頻率載波相位雙差整周模糊度之間的線性關系為：

即可得：

將上式帶入公式(23)：

對式(26)取整即可獲得第一頻率雙差載波相位整周模糊度第二頻率雙差載波相位整周模糊度可由公式(25)獲得。