一种短基线多频多系统单历元解算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种GNSS多系统融合解算方法，特别是关于一种短基线多频多系统 单历元解算方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在GNSS多系统融合解算中，通常两种方案：一种方案是基于GPS系统最为稳 定和成熟这一假设，首先固定GPS，然后再固定GLONASS和BDS两个系统的模糊度，最终实现 多系统的单历元解算；另一种方案是将多系统统一解算。两种方案都是基于伪距和载波的 组合，如果是使用两个频率组合，最优的长波长组合是宽巷组合，波长为0. 8m左右（GPS是 0· 8619m，GLONASS是0· 8421m，BDS是0· 8470m)。而伪距的标称精度一般在0· 5m左右，使得 宽巷模糊度解算的成功率较低，造成单历元解算的成功率总体较低。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种短基线多频多系统单历元解算方法，该 方法有效提高了超宽巷模糊度固定的成功率，同时有效降低模糊度参数与坐标参数之间的 相关性，降低协因数阵的病态性，提高浮点解的准确度。
[0004] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种短基线多频多系统单历元解算 方法，其特征在于，该方法步骤如下：1)利用现有各个终端采集卫星观测数据，进行数据预 处理；2)采用丽组合模式计算BDS超宽巷模糊度N(0, -1，1)浮点解，然后将浮点解取整， 以浮点解与整数解差异〇. 20为阈值，超出阈值则对对应的超宽巷模糊度进行搜索，并以超 宽巷模糊度回代方程单历元解算的单位权中误差最小为依据，搜索正确的超宽巷模糊度固 定解；3)采用TCAR方法固定BDS系统宽巷模糊度和基频模糊度；4)在固定BDS系统的模 糊度后，将其作为约束条件计算GPS/GL0NASS系统的浮点解，并使用LAMBDA算法固定GPS/ GLONASS系统模糊度：
B，G，R分别代表BDS 卫星，GPS卫星，GLONASS卫星；VB，VG，VR分别为各卫星系统对应的残差；Bb，Bs，B r，为各卫 星系统对应的坐标分量系数矩阵；Cs，Cr，为GPS，GLONASS系统对应模糊度系数矩阵；X为坐 标分量；Ns，Nr为GPS，GLONASS对应的模糊度；λ Β(1，0,0)，入 G(1，0,0)，入 R(1，0,0) 为各系统对应波 长；在为载波相位观测值对应几 何量；5)利用计算出来的浮点解#和协因数阵Qnn，使用LAMBDA算法固定GPS系统模糊度 NtunJP GLONASS系统模糊度NRiInt;6)将固定后的GPS系统模糊度NtunJP GLONASS系统模 糊度&Int代回方程（1)，则：
[0008] 7)利用估计的坐标值计算待估点的坐标，完成单历元解算。
[0009] 进一步，所述步骤2)中，所述BDS系统超宽巷模糊度浮点解AW(0, -?Χ)：β&α? :
[0011] 式中，⑴为第i个卫星对，i = 1，2,…，n 超宽巷模糊度；f2、 4分别为BDS系统B 2、83频点的反射频率；、: Φ%』#别为BDS系统B2、83频点的 载波观测值；分别为BDS系统B2、83频点的伪距观测值；λ ((λ1(])、λ (。。1}分 别为BjPB 3频点的波长。
[0012] 进一步，所述步骤2)中，所述BDS系统超宽巷模糊度固定解求解方法如下：（1)首 先将超宽巷模糊度的浮点解取整： 其中，□代表四舍五入； ⑵计算浮点解和固定解之间的差异S1: 4 其中，I I代表取 绝对值；（3)根据差异进行模糊度候选值的选取；(4)假设有η对模糊度，m对模糊度属于差 异S〈0. 2,则搜索空间为2(n m)个，模糊度候选组合的构造形式为：候选假组合的初始值为 零矩阵S，如果δ '〇. 2,且i = 1，则初始值为：
[0015] 其中，I1S列数与S(ll)相同的行矩阵；如果δ々0.2,且i = 1，则初始值为：
.当i辛1时，则初始值为：
[0016]
[0017] 參为Kronecker积，最后根据单位权中误差大小搜索确定正确的超宽巷整周模糊 度；（5)将2n m列的S中的每一列代入超宽巷误差方程假设代入第j列，则V = Bx-L，进行 精度评定： CN 105116429 A 说明书 3/7 页
[0019] 式中，其中，V为残差序列，B为双差方程坐标分量对应的系数；L = (Δ\7ρ -
为第j列模糊度组合代入V = Bx-L之后的单位权中 误差；(6)模糊度候选值的确定：取所有的δ i最小值对应的模糊度即为正确的。
[0020] 进一步，所述步骤（3)中，所述候选值的选取方法为：如果δ '〇. 2，则：
[0024] 其中，L j为向下取整操作，『1为向上取整操作。
[0025] 进一步，所述浮点解和坐标估计值为
中，分为浮点解；I为坐标估计值=B^B2为系数矩阵；L ^!^为观测值差值；C为波长的对角 阵T1、P2为权阵：
[0026] 进一步，所述步骤3)中，所述BDS的宽巷模糊度AVAL.##和基频模糊度 解算为：
[0028] 进一步，所述步骤7)中，所述待估点坐标计算公式如下：
[0030] 式中，丨P. I为使用最小二乘估计出来的坐标分量最优解；X。，Y。，Z。为坐标分量 的初始值。
[0031] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明充分发挥了北斗全星 座三频播发信号的优势，首先利用三频模糊度固定方法固定北斗系统的模糊度，然后将北 斗已知的模糊度反带回方程作为约束，解算GPS和GLONASS系统的模糊度，最终实现多频多 系统短基线模糊度的单历元解算。2、本发明中只有在解算北斗超宽巷模糊度N(0，l，-1)组 合时使用伪距数据，但是超宽巷N(0, 1，-1)的波长是4. 8842m，且本发明中使用了超宽巷模 糊度搜索方法，提高了超宽巷模糊度固定的成功率，在超宽巷固定以后，BDS的宽巷和基频 模糊度直接使用载波观测方程做差的方法固定。3、本发明中将已固定的北斗模糊度作为约 束解算GPS和GLONASS系统的模糊度时，能有效降低模糊度参数与坐标参数之间的相关性， 降低协因数阵的病态性，提高浮点解的准确度。本发明可以广泛在GNSS多系统融合解算技 术领域中应用。
【附图说明】
[0032] 图1是本发明的整体流程示意图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0034] 如图1所示，本发明提供一种短基线多频多系统单历元解算方法，其包括以下步 骤：
[0035] 1)利用现有各个终端采集卫星观测数据，进行数据预处理；
[0036] 其中，卫星观测数据包括GPS卫星LU L2载波相位观测值和CU P2伪距观测信 息，BDS卫星的Bl频点、B2频点和B3频点载波相位观测值和对应的伪距观测值，GLONASS 卫星LU L2载波相位观测值和CU P2伪距观测信息；LI为载波相位观测值；L2为载波相 位观测值；Cl为调制在Ll上的C/A码所测定的伪距（C/A码是用于粗测距和捕获GPS卫星 信号的伪随机码）；P2为调制在L2上的P码所测定的伪距（P码是卫星的精测码，码率为 10. 23MHz，码长约为 6. 19x1012 比特）。
[0037] 数据预处理包括粗差和周跳探测。
[0038] 2)采用Mff组合（Mff组合为Melbourne Wubbena组合的简称）模式计算BDS (北斗 卫星导航系统）超宽巷模糊度N(0, -1，1)浮点解，然后将浮点解取整，以浮点解与整数解差 异0. 20为阈值，超出阈值则对对应的超宽巷模糊度进行搜索，并以超宽巷模糊度回代方程 单历元解算的单位权中误差最小为依据，搜索正确的超宽巷模糊度固定解；
[0039] 其中，BDS系统超宽巷模糊度浮点解为：
[0041] 式中，⑴为第i个卫星对（i = 1，2, "·，η)，
勺BDS超宽巷模糊度；f2、 f3分别为BDS系统B 2、83频点的反射频率；
分别为BDS系统B2、83频点的 载波观测值：
bv别为BDS系统B2、8 3频点的伪距观测值；λ (Qil Q)、λ (。。1}分 别为BjPB 3频点的波长。
[0042] BDS系统超宽巷模糊度固定解求解方法如下：
[0043] (1)首先将超宽巷模糊度的浮点解取整：
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[0045] 其中，□代表四舍五入；
[0046] (2)计算浮点解和固定解之间的差异δ 1:
[0048] 其中，I I代表取绝对值；
[0049] (3)根据差异δ i进行模糊度候选值的选取：
[0050] 如果差异δ'〇· 2,