一种基于ppp技术的船载重力测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于PPP技术的船载重力测量方法，其主要技术特点是：重力仪和双频GPS天线安装在一条直线上，进行船载重力测量作业，对测线所采集的GPS观测数据进行精密单点定位解算，获取观测点精确的三维位置；利用观测点精确的三维位置计算厄特弗斯改正和垂直加速度改正；利用重力仪所测得的重力观测值以及厄特弗斯改正和垂直加速度改正，通过基点比对计算得到图载成果重力值。本发明仅需单台双频GPS接收机并采用PPP技术即可精确计算船载重力测量测线的三维位置，不需要布设基准站便可完成船载重力测量功能，此方法不仅保证了测量精度，而且降低了作业成本，同时作业时也不受区域以及距离的限制，提高了作业效率。
【专利说明】一种基于PPP技术的船载重力测量方法
【技术领域】
[0001]本发明属于海洋测量【技术领域】，尤其是一种基于PPP技术的船载重力测量方法。【背景技术】
[0002]船载重力测量是测定水面点的重力值及其平面位置。船载重力测量的精度除与重力传感器直接相关外，还严重受到GPS定位精度的影响，GPS定位精度决定厄特弗斯改正和垂直加速度改正，其影响量级有时远大于实际重力值。船载重力测量的GPS定位方式可分为差分定位、单点定位。差分定位技术在船载重力测量中的应用需要根据测区离岸线的距离来选择差分定位方法，沿岸船载重力测量可以采用DGPS (基于伪距)、RTK (基于相位)的局域差分定位方法，而远海船载重力测量可以采用星站差分方法，但这种方法是收费服务的。上述方法在船载重力测量中的应用有如下缺点:1、至少需要两台GPS接收机；2、作用距离有限(除星站差分外)；3、增加了用户作业成本。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、精度高、作业成本低且使用简便的基于PPP技术的船载重力测量方法。
[0004]本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的:
[0005]一种基于PPP技术的船载重力测量方法，包括以下步骤:
[0006]步骤1、重力仪和双频GPS天线安装在一条直线上，进行船载重力测量作业，对测线所采集的GPS观测数据进行精密单点定位解算，获取观测点精确的三维位置；
[0007]步骤2、利用观测点精确的三维位置计算厄特弗斯改正和垂直加速度改正；
[0008]步骤3、利用重力仪所测得的重力观测值以及厄特弗斯改正和垂直加速度改正，通过基点比对计算得到图载成果重力值。
[0009]而且，所述重力仪和双频GPS天线安装在在竖直杆子的两端，并且在架设双频GPS天线时，其高度角要求大于15度无遮挡。
[0010]而且，所述步骤I进行精密单点定位解算并获取观测点精确的三维位置的方法为:利用下载的精密星历和精密钟差文件，对测线数据进行GPS精密单点定位解算，其具体流程包括依次进行的数据准备过程、数据预处理过程、误差改进过程、参数估计过程以及输出结果过程。
[0011]而且，所述的数据准备处理包括接收IGS精密轨道、精密钟差、GPS双频观测数据以及导航数据并输出到数据预处理过程；所述数据预处理过程是粗差剔除、周跳探测以及相位平滑处理并输出给误差改正过程；所述的误差改进过程是根据数据预处理的结果以及电离层延迟、对流层延迟、地球自转、相对论效应、天线相位中心偏差、天线相应缠绕、固体潮、海洋潮数据进行误差改正处理，并将改正结果输出给参数估计过程；所述的参数估计过程是根据误差改正结果以及线性化、组法方程进行参数处理；所述输出结果过程是根据参数估计结果解算得到测站坐标、速度、加速度、天顶对流参数、模糊度参数并输出解算结果，最终得到观测点精确的三维位置。
[0012]而且，所述的参数估计过程采用递归最小二乘法实现。
[0013]本发明的优点和积极效果是:
[0014]本发明设计合理，其仅需单台双频GPS接收机并采用PPP (Precise PointPositioning，精密单点定位)技术即可精确计算船载重力测量测线的三维位置，不需要布设基准站便可完成船载重力测量功能，此方法不仅保证了测量精度，而且降低了作业成本，同时作业时也不受区域以及距离的限制，提高了作业效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1本发明的精密单点定位解算流程示意图；
[0016]图2为船载重力测量综合改正原理图；
[0017]图3为基于PPP技术的船载重力测量方法示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
[0019]一种基于PPP技术的船载重力测量方法，是针对基于GPS差分定位模式的传统船载重力测量的弊端，提出采用PPP技术(精密单点定位技术)进行船载重力测量作业。船台安装的主要设备包括GPS天线及接收机、重力仪、电子罗盘等，其作业要求如下:
[0020]1、重力仪和双频GPS天线安装在一条直线上，测量前量取重力仪至GPS天线的距离；如果重力仪和双频GPS天线安装在一条直线上有困难，必须量取重力仪至GPS天线的平面相对距离(dx，dy)以及竖直距离；
[0021]2、架设天线时，高度角大于15度无遮挡，且不容易受到电磁信号干扰；
[0022]3、当测量船静止时，调整罗盘安装位置至倾角读数为0，电子罗盘的航向初始读数应和船上的罗盘读数一致或指向船艏；
[0023]4、为保证定位精度，初始化测量时间为20分钟，然后正式作业。
[0024]基于上述作业要求，本发明提出的一种基于PPP技术的船载重力测量方法包括如下步骤:
[0025]步骤1:将双频GPS天线和重力仪安装在竖直杆子的两端，进行船载重力测量作业，对测线所采集的GPS观测数据进行精密单点定位解算，获取观测点精确的三维位置。
[0026]通过船载重力测量外业，获得测线数据观测文件，利用下载的精密星历和精密钟差文件，对测线数据进行PPP解算，具体解算流程如图1及图2所示，包括依次进行的数据准备、数据预处理、误差改进、参数估计(递归最小二乘)以及输出结果过程，其中数据准备。其中，数据准备处理是接收IGS精密轨道、精密钟差以及GPS双频观测数据以及导航数据并输出到数据预处理过程；数据预处理是粗差剔除、周跳探测以及相位平滑处理并输出给误差改正过程；误差改进过程是根据数据预处理的结果以及电离层延迟、对流层延迟、地球自转、相对论效应、天线相位中心偏差、天线相应缠绕、固体潮、海洋潮数据进行误差改正处理，并将改正结果输出给参数估计过程；参数估计过程是根据误差改正结果以及线性化、组法方程进行参数处理；输出结果过程是根据参数估计结果解算得到测站坐标、速度、加速度、天顶对流参数、模糊度参数并输出解算结果，最终得到观测点精确的三维位置。[0027]步骤2、利用观测点精确的三维位置计算厄特弗斯改正和垂直加速度改正。
[0028]步骤3利用重力仪所测得的重力观测值以及厄特弗斯改正和垂直加速度改正，通过基点比对计算得到图载成果重力值。
[0029]如图3所示，本步骤通过数据采集子系统接收重力原始数据、GPS原始出具、姿态原始数据进行分析，对船载重力测量的各项误差进行改正，包括利用电子罗盘数据进行姿态改正、厄特弗斯改正和垂直加速度改正，最后通过基点比对计算，得到图载成果重力仪的值。
[0030]需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于【具体实施方式】中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
【权利要求】
1.一种基于PPP技术的船载重力测量方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤1、重力仪和双频GPS天线安装在一条直线上，进行船载重力测量作业，对测线所采集的GPS观测数据进行精密单点定位解算，获取观测点精确的三维位置； 步骤2、利用观测点精确的三维位置计算厄特弗斯改正和垂直加速度改正； 步骤3、利用重力仪所测得的重力观测值以及厄特弗斯改正和垂直加速度改正，通过基点比对计算得到图载成果重力值。
2.根据权利要求1所述的一种基于PPP技术的船载重力测量方法，其特征在于:所述重力仪和双频GPS天线安装在在竖直杆子的两端，并且在架设双频GPS天线时，其高度角要求大于15度无遮挡。
3.根据权利要求1所述的一种基于PPP技术的船载重力测量方法，其特征在于:所述步骤I进行精密单点定位解算并获取观测点精确的三维位置的方法为:利用下载的精密星历和精密钟差文件，对测线数据进行GPS精密单点定位解算，其具体流程包括依次进行的数据准备过程、数据预处理过程、误差改进过程、参数估计过程以及输出结果过程。
4.根据权利要求3所述的一种基于PPP技术的船载重力测量方法，其特征在于:所述的数据准备处理包括接收IGS精密轨道、精密钟差、GPS双频观测数据以及导航数据并输出到数据预处理过程；所述数据预处理过程是粗差剔除、周跳探测以及相位平滑处理并输出给误差改正过程；所述的误差改进过程是根据数据预处理的结果以及电离层延迟、对流层延迟、地球自转、相对论效应、天线相位中心偏差、天线相应缠绕、固体潮、海洋潮数据进行误差改正处理，并将改正结果输出给参数估计过程；所述的参数估计过程是根据误差改正结果以及线性化、组法方程进行参数处理；所述输出结果过程是根据参数估计结果解算得到测站坐标、速度、加速度、天顶对流参数、模糊度参数并输出解算结果，最终得到观测点精确的三维位置。
5.根据权利要求4所述的一种基于PPP技术的船载重力测量方法，其特征在于:所述的参数估计过程采用递归最小二乘法实现。
【文档编号】G01S19/14GK103852799SQ201410063168
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】欧阳永忠, 李凯锋, 邓凯亮, 陆秀平, 任来平, 徐广袖, 刘传勇, 王耿峰 申请人:中国人民解放军92859部队