一种全球导航卫星系统的高精度厘米级定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatellitesystem，GNSS)， 特别是涉及一种全球导航卫星系统的高精度厘米级定位方法。
【背景技术】
[0002] 全球导航卫星系统（GNSS)是能自主提供全球范围内三维位置、速度的卫星导航 系统的通用名称，GNSS包括中国的北斗（BDS)，俄罗斯的格洛纳斯（GL0NASS)，美国的全球 定位系统（GPS)，欧洲的伽利略（GALILEO)系统等。高精度厘米级定位中常使用载波相位 观测量，高精度定位技术中的一个关键技术问题就是载波相位整周模糊度的求解和获得， 在得到整周模糊度后，使用类似于差分伪距定位的方法进行定位，就可以获得高精度厘米 级定位了。载波相位整周模糊度求解的方法有很多，目前常使用的方法有：快速模糊度 求解方法（FARA)，快速模糊值寻优滤波（FASF)，模糊度函数法，以及最小二乘去相关调整 (LAMBDA)算法等，GNSS卫星系统提供了多频信号，使用多频信号数据对于整周模糊度的求 解很有帮助，会取得比单频整周模糊度的求解更好的结果，包括更短的首次定位时间，更高 的固定解求解成功率。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全球导航卫星系统的高精度厘 米级定位方法，使用全球导航卫星系统多频组合观测数据，缩短定位初始化所需的时间；使 用故障检测和隔离算法、模糊度修复和验证的方法提高定位结果的精度和可靠性；从原始 数据入手，提供了高精度厘米级位置的定位解算方法，使RTK用户和精密定位用户得到更 为可靠的定位结果。
[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种全球导航卫星系统的高精度厘 米级定位方法，它包括以下步骤：
[0005]S1 :接收导航电文和观测数据，作为全球导航卫星系统GNSS定位的原始数据；
[0006]S2:对原始数据进行预处理，剔除数据异常的卫星，并进行载波相位周跳检测与修 复；
[0007]S3 :对于数据正常的卫星，根据导航电文中的卫星星历数据计算卫星位置；
[0008]S4 :获得卫星伪距测量误差方程的系数阵A阵和常数项L，根据最小二乘进行单点 定位求解；
[0009]S5 :判断GNSS是双频还是三频：
[0010]若是三频，使用三频GNSS观测数据（GNSS多频组合观测量，接收处理多频GNSS信 号，提供双频或三频点以上观测数据，包括伪距、载波相位等）计算超宽巷整周模糊度，通 过超宽巷整周模糊度波长的由大到小过渡计算双频宽巷整周模糊度；
[0011] 根据载波相位观测量的计算公式，进行多频载波相位整周模糊度的求解：
[0013]其中，Φη(η= 1，2,3)为GNSS1，2,3 频点载波相位，Nn(n= 1，2,3)为 1，2,3 频点 载波相位整周模糊度，Rn为星地距离，Tn为对流层误差，In为电离层误差，en为其他误差。
[0014] 计算超宽巷模糊度\jik =iNjj^+kr^，然后过渡计算双频整周模糊度组合\。；
[0015]双频整周模糊度组合\」=iPt+jl，双频载波相位组合」=；
[0016] 若是双频，则直接计算双频宽巷整周模糊度；
[0017]S6:计算获得双频宽巷整周模糊度；
[0018]S7:计算获得单频实数模糊度；
[0019]S8:通过取整计算获得单频整周模糊度；
[0020]S9:使用故障星检测和隔离组合算法隔离出故障卫星；
[0021] S10 :修复单频整周模糊度；
[0022] S11 :确认单频整周模糊度；
[0023]S12 :计算单频、无电离层、组合载波相位，该载波相位已扣除整周模糊度；
[0024]S13 :载波相位定位计算；
[0025]S14 :输出高精度厘米级定位结果。
[0026] 所述的三频GNSS观测数据为GNSS多频组合观测量，包括伪距和载波相位。
[0027] 对于双频GNSS卫星导航系统，计算双频宽巷整周模糊度的方法包括：
[0028](1)通过LAMBDA算法计算双频宽巷整周模糊度；
[0029] (2)通过双频伪距和载波相位的组合，使用滤波的方法计算双频宽巷整周模糊度。
[0030] 本发明的有益效果是：
[0031] 1)本发明通过使用GNSS多频组合观测量（伪距、载波相位），缩短了定位初始化 所需的时间；
[0032] 2)载波相位差分相对定位中，随着基线长度的增加，载波相位含的误差随之增大， 直接使用双频宽巷模糊度定位误差过大，双频模糊度准确转化为单频模糊度为定位计算中 关键步骤，本发明使用多种方法组合进行故障检测和隔离，使用故障检测和隔离算法发现 错误模糊度卫星，并通过模糊度修复的方法增加了可用卫星数，使用多种方法进行模糊度 验证，确保模糊度的正确修复，提高了模糊度求解的可靠性；
[0033] 3)从原始数据入手，给出了一种全球导航卫星系统的高精度厘米级定位方法，使 RTK用户和精密定位用户能得到更为可靠的定位结果；
[0034] 4)本发明可以应用在GNSS单系统高精度定位上，也可以是多系统兼容高精度定 位上；可以是载波相位差分定位上，也可以是载波相位精密绝对定位上。
【附图说明】
[0035] 图1为本发明定位方法流程图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于 以下所述。
[0037] 如图1所示，一种全球导航卫星系统的高精度厘米级定位方法，它包括以下步骤：
[0038]S1:接收导航电文和观测数据，作为全球导航卫星系统GNSS定位的原始数据；
[0039]S2:对原始数据进行预处理，如果卫星伪距、导航电文参数超过合理范围或该卫星 被识别为不健康，则剔除数据异常的卫星，该卫星不参与定位计算；使用GNSS多频观测数 据，使用电离层残差法、伪距载波相位组合法等方法进行载波相位周跳检测与修复；
[0040]S3:对于数据正常的卫星，根据导航电文中的卫星星历数据计算卫星位置；
[0041]S4:获得卫星伪距测量误差方程的系数阵A阵和常数项L，通过现有的权矩阵P设 置方法或组合方法并给权矩阵P取一个初始值；
[0042] 权矩阵P取值方法包括：P为对角阵diag{P丄i= 1，2, · · ·，η，η为卫星数；
[0043](1)等权法，Pi等于1;
[0044] (2)仰角加权法，Pi等于仰角Ei的函数fun沉）；
[0045] (3)伪距估计误差的函数，Pi等于误差σ ;的函数fun( σ J ;
[0046](4)信号强度加权，Pi等于信号强度Snri的函数fun(SnrJ;
[0047] 以GPS全球定位系统为例：
[0048]
其中，= (X^X。)/%，h = (YfY。)/%，Cl = (Ζ「Ζ。)/%，
:,XpYpZi为卫星坐标，XQ、YQ、Z。为用户坐标；常