一种GNSS模糊度固定解检核方法及系统与流程

本发明涉及定位导航，更具体的说是涉及一种gnss模糊度固定解检核方法及系统。

背景技术：

1、传统全球卫星导航系统(global navigation satellite system，gnss)主要基于伪距观测量进行标准定位，精度一般在米级，难以满足厘米甚至毫米级的定位应用。为实现高精度定位，需要将载波相位观测量纳入到测量模型，但其存在一个待解决的整周模糊度参数。目前，进行模糊度固定的定位技术主要包括实时动态定位(real-time kinematic，rtk)、精密单点定位(precise point positioning，ppp)以及耦合二者的ppp-rtk。上述高精度定位技术中核心的要求是消除卫星端硬件延迟、电离层延迟和对流层延迟等误差，从而保证浮点模糊度精度，进而实现模糊度整数固定。然而在实际进行最小二乘或kalman滤波参数估计时，由于各类测量误差未能完全消除，估计的浮点模糊度往往存在一定的偏差，从而难以保证可靠的模糊度固定。错误的模糊度整周固定将会导致分米甚至更大的定位偏差，进而影响定位的安全性和可靠性。在通过最小二乘模糊度降相关平差(least-squaresambiguity decorrelation adjustment，lambda)方法搜索模糊度整数集后，一般采用固定值ratio(次优解残差二次型与最优解残差二次型比值)进行检核，但该方法未考虑浮点模糊度精度，在不同观测条件时也未考虑gnss观测模型强度，使得用户接受错误固定解概率较高，进而面临风险。

2、因此，如何实现模糊度固定解多指标检核以提高定位可靠性是本领域技术人员亟需要解决的。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种gnss模糊度固定解检核方法及系统，以解决背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种gnss模糊度固定解检核方法，具体步骤包括如下：

3、获取卫星的基本导航信息；

4、基于所述基本导航信息计算当前历元卫星的高度角信息和方位角信息；

5、根据所述方位角信息确定观测条件，在观测条件达到第一标准时，解算浮点解，在观测条件达到第二标准时，解算浮点解并进行模糊度固定；其中，根据观测方程和状态方程，基于kalman滤波解算浮点模糊度及其方差协方差矩阵；

6、基于所述方差协方差矩阵计算adop，在adop满足预设要求时进行lambda搜索，根据搜索结果计算ratio，当ratio检验通过，且固定卫星数目达到预设占比时，标记为正确固定。

7、可选的，所述基本导航信息包括伪距、载波相位、广播星历、钟差。

8、可选的，根据所述方位角信息确定观测条件的步骤为：

9、标记所有卫星的方位角所在象限；

10、若所有可见卫星方位分布的象限≤两个，则仅计算浮点解，不进行模糊度固定；

11、若所有可见卫星方位分布的象限＞两个，计算浮点解并进行模糊度固定。

12、可选的，模糊度adop的计算过程为：

13、根据所述浮点模糊度以及所述方差协方差矩阵进行全模糊度判定；

14、若进行全模糊度固定，根据浮点模糊度的协方差矩阵求解adop，并标记adop符合要求；

15、若全模糊度不满足adop要求，则根据浮点模糊度方差大小进行排序，剔除方差最大的卫星，获得新的协方差矩阵，根据新的协方差矩阵求解adop，符合要求则标记满足adop，否则继续剔除卫星，直至满足adop要求，若剩余卫星数目少于预设数量，则停止剔除。

16、可选的，模糊度固定ratio的计算过程为：

17、根据浮点模糊度的协方差矩阵进行lambda搜索，获得最优解和次优解；

18、基于所述最优解和所述次优解的比值计算ratio，在ratio满足阈值且adop满足阈值时，标记满足ratio检验；

19、若ratio不满足阈值，则对满足adop阈值的部分模糊度子集进行lambda搜索，计算ratio，在ratio满足阈值且固定卫星数目达到预设占比时，标记满足ratio检验。

20、另一方面，提供一种gnss模糊度固定解检核系统，利用所述的一种gnss模糊度固定解检核方法进行检核，包括依次相连的实时数据流解码、匹配模块、浮点模糊度解算模块、模糊度固定及检核模块、高精度导航信息输出模块；

21、其中，所述实时数据流解码、匹配模块，用于获取卫星的基本导航信息，并基于所述基本导航信息计算当前历元卫星的高度角信息和方位角信息；

22、所述浮点模糊度解算模块，用于根据观测方程和状态方程，基于kalman滤波解算浮点模糊度及其方差协方差矩阵；

23、所述模糊度固定及检核模块，用于基于方差协方差阵计算adop，在adop满足预设要求时进行lambda搜索，根据搜索结果计算ratio，当ratio检验通过，且固定卫星数目达到预设占比时，标记为正确固定；

24、所述高精度导航信息输出模块，用于在正确固定后输出导航信息。

25、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种gnss模糊度固定解检核方法及系统，具有以下有益的技术效果：结合卫星信号方位、adop和ratio等多类信息，降低模糊度错误固定的概率，提高复杂环境下厘米级定位的可靠性。

技术特征：

1.一种gnss模糊度固定解检核方法，其特征在于，具体步骤包括如下：

2.根据权利要求1所述的一种gnss模糊度固定解检核方法，其特征在于，所述基本导航信息包括伪距、载波相位、广播星历、钟差。

3.根据权利要求1所述的一种gnss模糊度固定解检核方法，其特征在于，根据所述方位角信息确定观测条件的步骤为：

4.根据权利要求1所述的一种gnss模糊度固定解检核方法，其特征在于，模糊度adop的计算过程为：

5.根据权利要求1所述的一种gnss模糊度固定解检核方法，其特征在于，模糊度固定ratio的计算过程为：

6.一种gnss模糊度固定解检核系统，其特征在于，利用权利要求1-5任一所述的一种gnss模糊度固定解检核方法进行检核，包括依次相连的实时数据流解码、匹配模块、浮点模糊度解算模块、模糊度固定及检核模块、高精度导航信息输出模块；

技术总结
本发明公开了一种GNSS模糊度固定解检核方法及系统，涉及定位导航技术领域。步骤为：根据卫星的基本导航信息计算当前历元卫星的高度角和方位角；根据方位角确定观测条件，在观测条件达到第一标准时，解算浮点解，达到第二标准时，解算浮点解并进行模糊度固定；根据观测方程和状态方程，基于Kalman滤波解算浮点模糊度及其方差协方差矩阵；基于方差协方差矩阵计算ADOP，在ADOP满足预设要求时进行LAMBDA搜索，根据搜索结果计算Ratio，当Ratio检验通过且固定卫星数目达到预设占比时，标记为正确固定。本发明结合卫星信号方位、ADOP和Ratio等多类信息，降低模糊度错误固定的概率，提高了定位的可靠性。

技术研发人员：尹潇,党西锋,高成发,武金城,吴胜涛,王鑫,刘永强
受保护的技术使用者：中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12