专利名称：Gps定位技术中的相位整周模糊度可靠性检核方法
技术领域：
本发明涉及一种GPS定位技术中的相位整周模糊度可靠性检核方法，属于GPS定位技术领域。
背景技术：
GPS精密定位的关键是相位整周模糊度的确定。准确快速解算整周模糊度，无论是对于缩短观测时间、保障定位精度，还是对于开拓高精度动态定位应用的新领域，都是非常重要的。在实际应用中，错误的模糊度将直接延长定位的初始化时间，降低定位精度，因此， 模糊度可靠性检验是模糊度解算中一个重要内容。目前，传统的模糊度可靠性检验过程归纳起来可分为三步第一，模糊度浮点解的正确性检验；第二，模糊度浮点解和其整数解的差异是否不显著检验；第三，模糊度的最优固定解与次优固定解的比较检验。上述步骤大多是采用统计学上传统的假设检验理论进行判断和识别，然而，在GPS快速定位过程中，对于仅观测几个或几十个历元的模糊度解算， 由于观测量间具有较强的相关性，利用最小二乘估计未知数的法方程严重病态，在这种情况下，模糊度浮点解反应更多的是系统的不稳定信息，而失去了其原有的统计特性。因此在进行模糊度可靠性检验之前首先必须保证最小二乘估值受方程病态的影响小。另一方面， 在第三步中，应用最广泛的是基于固定解中次小与最小后验方差比检验(Ratio值检验)，选择合理的阈值c是应用Ratio检验进行模糊度质量检验的关键所在。一个固定的c值很难给出合理的理论依据，目前常用经验数和F分布法。对于前者c值可取1. 5飞之间，然而， 由于Ratio检验会受到观测方程模型以及观测值质量的影响，因此很难给出一个固定的c 值。对于F分布法，认为Ratio比值服从分子分母自由度相同的F分布，c即为F分布的边界值。然而，由于次小和最小残差二次型并不完全独立，其比值并不服从F分布，仅是一种近似的做法，因此，F分布法也具有一定的局限性。因此，模糊度可靠性检核一直是卫星导航定位领域中研究的热点和难点。
发明内容
本发明为克服现有技术之不足，公开了一种GPS定位技术中的相位整周模糊度可靠性检核方法，该方法是以最小二乘估计作为理论基础的模糊度解算中模糊度可靠性检核方法，采取的技术方案如下
一种GPS定位技术中的相位整周模糊度可靠性检核方法，其特征在于根据模糊度解的数理统计特性，依次对模糊度浮点解可靠性及整数解可靠性进行检验；首先，针对求解模糊度浮点解中法方程病态影响参数估值的统计特性，采用最小二乘参数估值最大变化率指标检验浮点解稳定性，确保浮点解的统计特性，在此基础上采用方差验后检验法检验浮点解可靠性；然后，通过建立模糊度整数估值失败率与Ratio检验阈值间的函数关系，利用给定的可靠性指标——模糊度整数估值失败率确定Ratio检验阈值c，解决传统Ratio检验法阈值c难以确定问题；最后，通过传统Ratio检验法，实现所求模糊度整数估值的可靠性检验，获得模糊度准确值。
包括如下步骤
(1)模糊度浮点解可靠性检验
1)模糊度浮点解稳定性判断
从最小二乘估值的最终结果，即模糊度的浮点解出发，通过估值最大变化率来度量和判断参数估计值的稳定性，相邻历元间待估参数X的估值变化率ECR，表达式为
JC^ = MilzM(ο
rate
式中，m、堆+1)分别表示第A及个历元参数估值，rate为观测值采样率，选取所有卫星浮点解估值中最大的ECR作为参数稳定性的指标，即 =MAX(ECRi)(2)
当I < 0.25周,认为所求模糊度浮点解稳定性好；
2)模糊度浮点解可靠性判断
在保证最小二乘估值稳定性好，即满足ISl I < 0.25周前提下，利用最小二乘估值的
统计特性，通过检验验前和验后单位权方差估计的一致性，来评估浮点解的可靠性，构造统计量
(3)
TTt ρΤΤ
式中，ρ为验前单位权中误差，验后单位权中误差爲2 = ^^, r为一般的最小二乘
irO/
残差向量，/为自由度(多余观测数)，给定一显著水平α，当满足式(4)条件，可以认为所求的浮点解具有一定的可靠性。否则，则说明观测系统中没有考虑一些几何或物理误差的影响，所求的浮点解存在较大偏差。
F=i<FM’m、⑷
(2)模糊度整数解可靠性检验
1)建立模糊度整数估值失败率与Ratio检验阈值间的函数关系
令满足Ratio检验条件的所有模糊度浮点解集合构成Ratio检验的归整区间，表示
为
ρ - λγ ￡ R I |χ - I 办乏 c _ 以而仏 I^j ；, o 1)(5 )
1' " U mmI^Ji
式中Λ为模糊度浮点解估值，、‘分别为最小和次小残差对应的模糊度固定解， Ae为模糊度浮点解对应的协方差阵，c为限值。由于模糊度的成功率与未知模糊度的真值无关，因此，当模糊度准确值为零向量时，归整域为
权利要求
1.一种GPS定位技术中的相位整周模糊度可靠性检核方法，其特征在于根据模糊度解的数理统计特性，依次对模糊度浮点解可靠性及整数解可靠性进行检验；首先，针对求解模糊度浮点解中法方程病态影响参数估值的统计特性，采用最小二乘参数估值最大变化率指标检验浮点解稳定性，确保浮点解的统计特性，在此基础上采用方差验后检验法检验浮点解可靠性；然后，通过建立模糊度整数估值失败率与Ratio检验阈值间的函数关系，利用给定的可靠性指标——模糊度整数估值失败率确定Ratio检验阈值c，解决传统Ratio检验法阈值c难以确定问题；最后，通过传统Ratio检验法，实现所求模糊度整数估值的可靠性检验，获得模糊度准确值。
2.根据权利要求1所述的GPS定位技术中的相位整周模糊度可靠性检核方法，其特征在于，包括如下步骤(1)模糊度浮点解可靠性检验1)模糊度浮点解稳定性判断从最小二乘估值的最终结果，即模糊度的浮点解出发，通过估值最大变化率来度量和判断参数估计值的稳定性，相邻历元间待估参数χ的估值变化率ECR，表达式为
全文摘要
本发明公开了一种GPS定位技术中的相位整周模糊度可靠性检核方法，基于模糊度解的数理统计特性，依次对模糊度浮点解及整数解可靠性进行检验，首先，通过最小二乘参数估值最大变化率检验浮点解稳定性，以确保浮点解的统计特性，在此基础上采用方差验后检验法检验浮点解可靠性；其次，基于模糊度成功率检验理论，建立模糊度整数估值失败率与传统Ratio检验阈值c间的函数关系，从而利用给定的可靠性指标——模糊度整数估值失败率确定Ratio检验阈值c，解决了传统Ratio检验阈值难以确定的问题，最后，通过Ratio检验法，实现所求模糊度整数估值的可靠性检验，获得模糊度准确值。
文档编号G01S19/44GK102426375SQ20111025780
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者潘树国, 王庆, 邓健 申请人:东南大学