可以看 出：所有GEO卫星差值df99%以上在-0. 2~0. 2周区间内，采用四舍五入取整获得的模糊 度整数解可靠性高；对于IGSO及MEO类型卫星，部分卫星在某一历元或时间段差值df?变化 较大，采用四舍五入取整法，模糊度准确性难以保证。本发明通过优选模糊度可靠性高（浮 点解与四舍五入整数解的差值df在±0. 2周）的卫星参与其他卫星导航系统卫星模糊度 解算。
[0103] 2.附有北斗三频约束的GPS/GL0NASS模糊度固定
[0104] 联合模糊度已固定且可靠性高的北斗卫星观测量与GPS/GL0NASS观测量，构造组 合系统模糊度解算模型（式9)，采用IGG权函数确定等价权阵g，根据式（14)即可解算出 各待估参数值，对于参数中GPS/GL0NASS模糊度浮点解，再通过四舍五入取整法即可获得 各卫星载波相位模糊度整数解。由于采用单历元解算，因此，无需考虑各历元间观测 量的影响以及周跳的修复。
[0105] 为了突出本发明中抗差估计的优点，实施例中分别采用最小二乘直接解算（式 11)以及基于抗差估计最小二乘解算（式14)两种方案固定模糊度，此外，考虑到两站点坐 标精确已知，因此，可以将每个历元所求模糊度整数解VAZVa回代GpS/GL〇NASS双差无电离 层组合观测方程（式9)，反算出站点坐标，并将解算坐标同已知准确坐标比较，通过坐标偏 差情况分析该组模糊度整数解的准确性。
[0106] 图3-图5分别给出了两种方案模糊度固定后，N、E、U三个方向上坐标偏差情况，其 中图（a)为最小二乘直接解算的结果，图（b)为引入抗差估计后的成果。可以看出，若直接 采用最小二乘估计，部分历元在三个方向上偏差较大（图a)，甚至超过了lm，可以认为在这 些历元中采用该方法解算的模糊度整数解VA/兄,是不正确的，从而引起了错误的定位结果。 对于方案2中引入抗差估计方法，如图（b)，N、E、U三个方向上坐标偏差明显优于图（a)， 图（a)中坐标偏差较大的历元在模糊度解算过程中，通过选权迭代，降低了可疑或异常值 的权重，抵制了对模糊度解算的影响，从图（b)可以看出，三个方向中100%的坐标偏差均 在±5cm之内，可以认为每个历元所有GPS/GL0NASS模糊度均准确固定。因此，本发明提出 的附有北斗三频约束的模糊度抗差估计方法，能够实现GNSS短基线下模糊度单历元准确 解算。
[0107] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是 按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围 之内。
【主权项】
1. 一种GNSS载波相位整周模糊度单历元解算方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 利用北斗卫星导航系统中三频观测数据构建最优组合观测量，依次单历元固定超 宽巷/宽巷及基础载波模糊度； (2) 优选已固定模糊度可靠性较高的北斗卫星，反演大气延迟信息，并将其作为先验信 息对GPS/GLONASS无电离层组合模糊度解算模型增强，降低天顶对流层参数与模糊度参数 之间的相关性，减弱模型病态性； (3) 引入抗差估计理论，通过选权迭代抵制模型偏差或异常值的影响，实现GPS/ GLONASS双频导航系统中模糊度单历元准确解算。2. 如权利要求1所述的一种GNSS载波相位整周模糊度单历元解算方法，其特征在于： 所述步骤（1)中，超宽巷/宽巷模糊度的计算方法是： 11) 假设北斗三个载波频率依次为A、f2、f3，通过各频率观测量线性组合，获得双差载 波相位组合观测量及双差伪距组合观测量:式中，组合系数i、j、k为任意整数，m、n、l为任意实数；VA为卫星间、接收机间差分算 子；P为接收机与卫星几何距离；T为信号传播路径上的对流层延迟；K= 40. 28TEC，TEC为 信号传播路径上的总电子含量；0 分别为组合观测量对应的电离层 延迟因子、波长及载波相位整周模糊度；心,,.,(,、分别为载波、伪距观测噪声； 12) 基于上述组合观测量基本表达式，构造两个组合：①i= 0,j=I,k=-I;m= 0,n =1，I=-I;②i= 1，j= 4,k= -5;m= 1，n= 0,I= 0 ;在短距离条件下，忽略双差电'及观测噪声的影响，根据下式计算各北斗卫星两个超宽巷/ 宽巷模糊度 ；>VAzV(.丨:其中，□代表四舍五入算子。3. 如权利要求2所述的一种GNSS载波相位整周模糊度单历元解算方法，其特征在于： 所述步骤（1)中，根据下式计算基础载波模糊度VAVua0 :其中，▽/」啖_M)为组合观测量，~1气扇为基础载波观测量，Aa⑶为组合观测量对 应的波长，为组合观测量对应模糊度，且+ 。4. 如权利要求1所述的一种GNSS载波相位整周模糊度单历元解算方法，其特征在于所 述步骤（2)的具体内容是： 21) 采用无电离层组合模型：式中，Aw= 86. 2cm、人N= 10. 7cm分别为宽巷及窄巷组合观测量对应波长，VA龜为无 电离层组合观测量，为宽巷组合模糊度，VAM为基础载波观测量对应模糊度， 为卫星间、接收机间差分算子；P为接收机与卫星几何距离；T为信号传播路径上的对流层 延迟，f\、&为北斗两个载波频率；将上式写成误差方程为： V=AX-L 式中，V为观测量残差，，VA/为双差卫星与接 收机距离近似值，待估参数X包括三维坐标改正数、天顶对流层延迟参数以及各卫星整周 模糊度，A为对应系数矩阵； 22) 在步骤（1)中解算所有北斗卫星模糊度的基础上，优选模糊度可靠性高的卫星， 约束辅助GPS/GLONASS卫星模糊度解算，将BDS、GPS及GLONASS卫星的模糊度分为两类， 一类是已经固定的北斗三频模糊度另一类为较难固定的GPS/GLONASS双频模糊度 ，则前述误差方程变换为：其中，I、V2分别为上述两类卫星观测量残差，待估参数X'包括三维坐标改正数、 天顶对流层延迟参数，^及(^、C2分别为两类卫星观测量中待估参数X'及模糊度 ▽瑪、对应的系数矩阵，LpL2为可求常数项，表达式同误差方程中L;将上式简化 为：令观测量权阵为P，则根据最小二乘原理，上式的解表示为：其中，<表示Ak的转置矩阵，表示為rP*的逆矩阵。5. 如权利要求1所述的一种GNSS载波相位整周模糊度单历元解算方法，其特征在于所 述步骤（3)的具体内容是：在求参数估值的同时，通过选权迭代抵制模型偏差或异常值的 影响，构造等价权阵P，选用IGG权函数：式中，kQG[I.O~I.5]，Ic1G[3.O~8.0]，pi、VAv别表示各观测量对应的残差及权 系数；根据抗差M估计理论，待估参数的抗差M估值为： kM，A1J2及Cp(：2分别为两类卫星观测量 中待估参数X'及模糊度VM〗、VAIa对应的系数矩阵，LpL2S可求常数项。6.如权利要求5所述的一种GNSS载波相位整周模糊度单历元解算方法，其特征在于： 所述抗差M估值的解算采用迭代法，即第^1步迭代解为其中，上标t或t+1表示第t或第t+1步对应的取值。
【专利摘要】本发明公开一种GNSS载波相位整周模糊度单历元解算方法，步骤是：利用北斗卫星导航系统中三频观测数据构建最优组合观测量，依次单历元固定超宽巷/宽巷及基础载波模糊度；优选已固定模糊度可靠性较高的北斗卫星，反演大气延迟信息，并将其作为先验信息对GPS/GLONASS无电离层组合模糊度解算模型增强，降低天顶对流层参数与模糊度参数之间的相关性，减弱模型病态性；引入抗差估计理论，通过选权迭代抵制模型偏差或异常值的影响，实现GPS/GLONASS双频导航系统中模糊度单历元准确解算。此种解算方法适用于短距离相对定位模式，利用北斗导航系统具有三频观测数据的优势，以此约束辅助其他卫星导航系统模糊度解算，并引入抗差估计理论，提高模糊度解算可靠性。
【IPC分类】G01S19/44, G01S19/42
【公开号】CN105223598
【申请号】CN201510627032
【发明人】邓健, 王胜利
【申请人】厦门理工学院
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月28日