[發明專利]一種基于基線長約束和整數孔徑理論的模糊度求解方法

在審

• 申請號: 201910167785.4
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109696699A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 王一軍;左峙岳;余明楊
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01S19/44
• 分類號: G01S19/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于基線長約束和整數孔徑理論的模糊度求解方法。本發明針對現有技術的不足，利用雙接收機雙天線與載體固連構建的超短基線作為基線長約束，利用整數孔徑理論進行模糊度固定和初步檢驗，設定合理閾值對模糊度進行最終檢驗，能高效、準確的對模糊度進行測量，理論上十分嚴密，同時計算較為方便。本發明包括以下步驟：步驟1：測量超短基線的長度并設定基線長約束閾值；步驟2：模糊度浮點解求解；步驟3：使用整數孔徑理論完成模糊度浮點解向整數域的映射并初步檢驗所固定模糊度的正確性；步驟4：根據步驟3固定的整周模糊度解算出雙天線間基線的長度；步驟5：基線長約束檢驗。

技術領域

本發明涉及GNSS實時定位測量領域，尤其涉及一種基線長約束和整數孔徑理論的模糊度求解方法。

背景技術

GNSS載波相位整周模糊度的求解是精密RTK測繪和導航應用中的一個關鍵性技術難題，是利用載波相位觀測值進行厘米級至毫米級高精度定位的核心內容。它不但要求移動中的用戶接收機在不經靜態初始化的情況下完成整周模糊度的求解，而且還要求接收機能容忍不時發生的對衛星信號的跟蹤失鎖問題。

整周模糊度的求解包括模糊度估計和模糊度確認兩個部分。其中，模糊度的估計分為兩步：首先，通過標準最小二乘解算，獲得模糊度的浮點解和精度信息；然后，采用一定的搜索算法，將浮點模糊度固定為整數，屬于整數最小二乘(ILS)問題。模糊度的估計方法主要有三種，分別是在觀測值域內搜索的雙頻碼相組合法、在坐標域內搜索的模糊度函數法(AMF)以及在模糊度域內搜索的最小二乘模糊度搜索法、FARA方法和LAMBDA方法。模糊度的確認方法主要使用的是基于統計量區別檢驗的方法，通過構建統計量并確定閾值來進行模糊度確認，主要的F-ratio檢驗、R-ratio檢驗、W-ratio檢驗、差別檢驗、投影檢驗以及基于模型可分離度的方法。

目前，對于單頻GNSS接收機而言，模糊度估計主要使用模糊度協方差法，上述的FARA方法和LAMBDA方法都屬于這種方法；模糊度確認主要使用ratio檢驗。這種組合是將模糊度與基線向量共同作為未知向量，利用多個歷元的觀測數據進行平差處理，從而得到模糊度的協方差矩陣，且每個歷元的觀測數據都會對搜索空間內的模糊度組合進行檢驗，所以單個歷元出現的觀測噪聲不會對最終的結果造成大的影響。但是這種方法也存在長時間無法求出正確的整周模糊度的情況，降低了整體定位解算速度，這對單頻實時動態測量有著嚴重影響，另外，無法由給定的置信水平嚴密地確定統計量的閾值，而通常只是根據經驗來給定一個固定閾值。

因此有必要設計一種改進的模糊度求解方法，在保證測量精度的前提下，提高模糊度解算速度，實現在單頻、實時、動態的定位測量中模糊度又好又快的解算。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于基線長約束和整數孔徑理論的模糊度求解方法。

本發明所解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提出一種基于基線長約束和整數孔徑理論的模糊度求解方法，該方法通過構建雙天線雙接受機系統獲得固定長度的超短基線，通過常規最小二乘法獲得模糊度的浮點解，采用整數孔徑估計理論完成模糊度的整數化和初步檢驗兩個步驟，隨后利用所得結果反向演算出雙天線間的基線長度，與事先使用測量工具測得的超短基線長度相對比，進一步對測量結果進行檢驗，從而解算出質量較高的整周模糊度數值。

本發明的技術方案是：

一種基于基線長約束和整數孔徑理論的模糊度求解方法，包括以下步驟：

步驟1：測量超短基線的長度并設定基線長約束閾值。將雙天線雙GNSS接收機固定在測量載體上,天線之間保持一定距離，利用精密測量工具測得兩天線之間超短基線的長度l_M，根據測量環境選擇合適的閾值。

步驟2：模糊度浮點解求解。測量開始，載體移動，雙接收機開始工作。雙接收利用常規最小二乘法(LS)分別解算出各自的整周模糊度浮點解以及相關參數。