一种顾及FCBs的精密单点定位模糊度快速固定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种卫星精密单点定位中模糊度固定方法。
【背景技术】
[0002] 精密单点定位技术利用IGS (或其他机构）提供的精密轨道和精密钟差等信息计 算卫星轨道和钟差，并且通过完善的物理改正模型对定位中的各项误差进行改正，进行单 站的绝对定位，从而得到高精度的定位结果。精密单点定位技术的发展历经有十余年，逐渐 成为国际导航定位的研究热点，并取得了一大批丰富的研究和应用成果。该技术可以达到 水平方向毫米级、高程方向厘米级的精度，但是收敛时间仍需30min以上，E方向的精度也 有待提高。精密单点定位技术发展迅速的同时，国内外学者对如何提高精度、缩短收敛时间 也做了很多研究。
[0003] Blewitt学者将卫星和接收机的初始相位偏差和硬件延迟偏差统称为相位未校准 延迟，即UPD。他认为，UH)中的小数相位部分偏差FCBs影响了模糊度的非整数特性。双差 技术可以消除接收机和卫星端的这部分误差，得到整周模糊度。但是，与双差技术不同，精 密单点定位技术采用非差观测值，uro不能通过双差消除，解算过程中这部分延迟会被模糊 度吸收，造成模糊度的非整数特性。
[0004] 2008年葛茂荣教授用单差定位技术，从非差实数模糊度中分离出了宽巷和窄巷 FCBs，结果表明随时间变化，宽巷FCBs值非常稳定，基本认为是一个定值；窄巷FCBs波动较 大，每15min解算的窄巷FCBs也较稳定，这一结论对于固定解的实现尤为关键。2006年， Calais指出精密单点定位技术在E方向上的坐标重复性没有双差网解模式高。2006年， Rizos指出通过模糊度固定实现精度的提高，是GNSS研究和应用未来十年的创新性问题之 〇
[0005] 如何将接收机和卫星端硬件延迟偏差与初始相位偏差引起的小数部分FCBs从实 数模糊度中分离出来，是实现固定解的主要难题。单差技术得到的相位估算值是相对值，需 要测站间单差求解，考虑采用非差方法对FCBs估算，并且实现固定解。
【发明内容】
[0006] 发明目的：针对上述现有技术，提出一种顾及FCBs的精密单点定位非差模糊度固 定方法，能够用非差方法将接收机和卫星端硬件延迟偏差与初始相位偏差引起的小数部分 FCBs从实数模糊度中分离出来，重新固定模糊度为整数，用整周模糊度做定位解算，有效 提高定位精度，缩短收敛时间。
[0007] 技术方案：一种顾及FCBs的精密单点定位模糊度快速固定方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤（1):选取CORS基站部分测站作为基准站，采用MW组合对非差宽巷模糊度进 行参数估计，并用多历元平均方法平滑模糊度，得到稳定的宽巷实数模糊度；然后通过引入 一个测站FCBs为基准，采用最小二乘估计，求解接收机、卫星端的宽巷FCBs，进一步将宽巷 模糊度固定为整数，具体步骤为：
[0009] 步骤（11)，对于基准站i，采用MW组合方法，结合载波相位频率f\、f2上的伪距和 载波相位观测值，分别组成伪距、载波相位观测值方程，如公式（1)公式（2)所示：
【主权项】
1. 一种顾及FCBs的精密单点定位模糊度快速固定方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤（1):选取CORS基站部分测站作为基准站，采用MW组合对非差宽巷模糊度进行参 数估计，并用多历元平均方法平滑模糊度，得到稳定的宽巷实数模糊度；然后通过引入一个 测站FCBs为基准，采用最小二乘估计，求解接收机、卫星端的宽巷FCBs，进一步将宽巷模糊 度固定为整数，具体步骤为 ： 步骤（11)，对于基准站i，采用丽组合方法，结合载波相位频率、丨2上的伪距和载波 相位观测值，分别组成伪距、载波相位观测值方程，如公式（1)公式（2)所示： i w
式中，Pw和①^别为伪距宽巷组合值和载波相位宽巷组合值；f冴口 f 2分别为L冴口 L 2 载波相位频率；PJP P 2分别为L JP L 2频段的伪距观测值；Φ JP Φ 2分别为L JP L 2频段的 载波相位观测值；P 〇为测站与卫星之间的距离；c为光速；dt为接收机钟差；ds为卫星钟 差；P im为电离层延迟值；P tMp为对流层延迟误差；ε P,sS伪距观测的其他误差；λ w为宽 巷波长；BW为宽巷实数模糊度；ε 为载波相位观测的其他误差； 将所述式⑴与式⑵相减，得到宽巷实数模糊度I:
步骤（12)，采用多历元平均的方法对所述宽巷实数模糊度进行平滑处理，得到平滑 后的宽巷实数模糊度Bw; 步骤（13)，将所述宽巷实数模糊度Bw分成三部分，如公式（4)所示： Bw=Nw+fw,r-fw s ⑷ 式中，Nw为通过取整得到的宽巷整数模糊度；fw,,为接收机端宽巷FCBs ;fws为卫星端宽 巷 FCBs ; 根据步骤（11)至步骤（12)，得到η个基准站的宽巷实数模糊度，并根据式（4)写成矩 阵形式，如公式（5)所示：
式中，Bwi为基准站i的宽巷实数模糊度向量，包含32颗卫星的值；Nwi为基准站i取整 得到的宽巷整数模糊度，同样包含32颗卫星的值；Rwi为基准站i的接收机端宽巷FCBs的 系数矩阵，对应的第i个基准站矩阵一列全为1，其余基准站对应列数均为〇 ;Swi为基准站 i的卫星端宽巷FCBs的系数矩阵，第i个基准站对应卫星处为-1，其余卫星均为0 ;^"为接 收机端宽巷FCBs矩阵，包含η个基准站；fws为卫星端宽巷FCBs矩阵，包含32颗卫星； 设置一个基准站的FCBs为一个基准，用最小二乘方法对式（5)中未知数进行估计，得 到每个基准站的值和32颗卫星￡的值； 步骤（14)，对解算的全天所有历元每颗卫星的宽巷FCBs值取平均，将平均值作为卫星 端宽巷FCBs的值； 步骤（15)，将根据所述步骤（13)得到的测站接收机端FCBs和步骤（14)得到的卫星端 FCBs带入到所述宽巷实数模糊度Bw，将宽巷实数模糊度Bw固定成整数； 步骤⑵：根据CORS基站已知的精确坐标，以位置作为约束条件，采用非差无电离层组 合PPP模型，对无电离层模糊度进行参数估计，得到非差无电离层组合实数模糊度，具体步 骤为： 建立非差无电离层组合精密单点定位模型，其观测方程如公式（6)所示：
式中，Pif为无电离层组合的伪距值；L IF为无电离层组合的载波相位值；dm为组合伪距 观测值的多路径效应；ε p为组合伪距观测噪声；B IF为非差无电离层实数模糊度；δ m为组 合相位观测值的多路径效应；ε ^为组合相位观测噪声；通过卡尔曼滤波方法求解出所述非 差无电离层实数模糊度Bif; 步骤（3):将所述步骤（1)得到的整数宽巷模糊度与步骤（2)得到的非差无电离层实 数模糊度组合得到非差窄巷实数模糊度，然后通过引入一个测站为基准，采用最小二乘估 计接收机、卫星端的窄巷FCBs，具体步骤为： 步骤（31)，将所述宽巷整数模糊度Nw和非差无电离层实数模糊度Bif按照公式（7)组 合，得到窄巷实数模糊度我,：
式中，Bif为无电离层实数模糊度；NW为固定的整数宽巷模糊度； 步骤（32)，对所述窄巷实数模糊度式进行平滑，得到相对稳定的窄巷实数模糊度Bn; 将平滑处理后的所述窄巷实数模糊度Bn分成三部分： Bn=Nn+fn,r-fn s ⑶ 式中，Nn为窄巷整数模糊度；f μ为接收机端窄巷FCBs ;fns为卫星端窄巷FCBs ; 步骤（33)，根据步骤（31)至步骤（32)，得到η个基准站的窄巷实数模糊度，并根据式 (8)写成矩阵形式，如公式（9)所示：
式中，Bni为基准站i的非差窄巷实数模糊度向量，包含32颗卫星的值；Nni为基准站i 通过对宽巷实数模糊度取整得到的宽巷整数模糊度，同样包含32颗卫星的值；Rni为基准站 i的接收机端窄巷FCBs的系数矩阵，对应的第i个基准站矩阵一列全为1，其余基准站对应 列数均为O ;Sni为基准站i的卫星端窄巷FCBs系数矩阵，第i个基准站对应卫星处为-1，其 余卫星均为O ;严为接收机端窄巷FCBs矩阵，包含η个测站；f ns为窄巷卫星端FCBs矩阵， 包含32颗卫星； 步骤（34)，对全天窄巷模糊度进行分段处理，每IOmin平均计算一个窄巷值，再对每 IOmin的窄巷模糊度采用最小二乘方法，按照公式（9)估算每一个基准站的^值和32颗 卫星的fn s值； 步骤（4):将最小二乘非差方法解算的每颗卫星宽巷fws和窄巷fn s播发给流动站，流动 站的宽巷模糊度Nw通过取整固定为整数，流动站的窄巷模糊度Nn通过LAMBDA算法固定为 整数，然后两者按照公式（10)重新组合成无电离层模糊度，称为非差无电离层模糊度固定 解
【专利摘要】本发明公开了一种顾及FCBs的精密单点定位模糊度快速固定方法，由于接收机和卫星端硬件延迟偏差及初始相位偏差的影响，使得精密单点定位的非差模糊度不具有整数特性，本方法选取部分测站作为基准站，在基准站采用非差方法将小数部分从实数模糊度分离出来，将小数部分播发给流动站，流动站借助小数固定自身模糊度为整数，从而实现PPP固定解。
【IPC分类】G01S19-44
【公开号】CN104635249
【申请号】CN201510076802
【发明人】潘树国, 朱荷欢, 王庆, 何帆, 陈伟荣
【申请人】东南大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月12日