一種基于半周模糊度的模糊度固定方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)GNSS接收機(jī)信號(hào)剛捕獲時(shí)的整周模糊度 的快速固定技術(shù)，尤其涉及一種基于半周模糊度的模糊度固定方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（GNSS)由美國的GPS，俄羅斯的GLONASS，中國的 BeiDou以及歐盟的Galileo組成。隨著全球衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展，厘米甚至毫米級(jí)的定位 精度需求也越來越迫切。GNSS RTK (Real-time kinematic實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法）技術(shù)仍然是獲 得厘米甚至是毫米級(jí)精度的最主要，最常用的定位技術(shù)，而RTK定位技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)就在于 整周模糊度的固定。通過一定的搜索算法，將由最小二乘或者卡爾曼濾波估計(jì)的模糊度的 浮點(diǎn)解固定到原本的整數(shù)解，則可以發(fā)揮出載波相位觀測量毫米級(jí)精度的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)高精 度定位。因此，如何縮短RTK初始化的時(shí)間是很重要的。
[0003] 通常接收機(jī)對(duì)GNSS信號(hào)的載波跟蹤采用的是對(duì)180度相位（半周）跳變不敏感 的Costas環(huán)來實(shí)現(xiàn)的，因而在剛跟蹤到GNSS信號(hào)時(shí)，Costas環(huán)輸出的載波相位具有半周 不確定性。接收機(jī)需要在解得GNSS信號(hào)的同步頭之后，才能完成極性判斷，消除半周不確 定性，得到正常的載波相位觀測量。對(duì)于GPS信號(hào)而言，該過程一般需要6秒才能實(shí)現(xiàn)。而 這6秒的時(shí)間由于載波相位觀測量可能存在半周模糊度，傳統(tǒng)的算法建模無法實(shí)現(xiàn)整周模 糊度的固定，從而延長了 RTK初始化的時(shí)間，降低了 RTK的使用效率。因此，使得RTK在極 性判斷完成前，即使可能含有半周模糊度，也能夠?qū)崿F(xiàn)模糊度的固定，是非常有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于半周模糊度的模糊度固定方法和系 統(tǒng)，能夠使得RTK在極性判斷完成前快速完成模糊度的固定，縮短了 RTK初始化的時(shí)間。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種基于半周模糊度的模糊度固定方法，該方 法包括：
[0006] 基于預(yù)定的非差函數(shù)模型，建立雙差函數(shù)模型。
[0007] 對(duì)于建立的雙差函數(shù)模型進(jìn)行半周模糊度求解，獲得具有能固定的整周雙差模糊 度向量的求解模型。
[0008] 根據(jù)求解模型實(shí)現(xiàn)整周模糊度的固定。
[0009] 優(yōu)選地，預(yù)定的非差函數(shù)模型是指：
[0012] 其中，i表示頻點(diǎn)號(hào)；PJP L汾別表示i頻點(diǎn)的非差偽距和載波相位觀測量，單位 為米；P表示衛(wèi)星到接收機(jī)的幾何距離；C為光速；dk和dt 3分別表示接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星鐘 差；T和I分別表示對(duì)流層延遲和電離層延遲；4和X ,分別表示頻率和波長；Njp I 別表示載波相位觀測中的整周向量部分和非整周向量部分，當(dāng)L存在時(shí)，I i等于0.5 ;Vi 和^表示偽距和載波相位觀測噪聲。
[0013] 優(yōu)選地，雙差函數(shù)模型是指：
[0016] 其中，A▽表不雙差符號(hào)。
[0017] 優(yōu)選地，對(duì)于建立的雙差函數(shù)模型進(jìn)行半周模糊度求解包括：
[0018] 對(duì)雙差函數(shù)模型重新建立以下計(jì)算函數(shù)模型：
[0020] 其中，AVA表示極性判斷完成前的載波相位觀測量；(△▽M + 0.5)表示含有的半周 雙差模糊度向量。
[0021] 優(yōu)選地，獲得具有能固定的整周雙差模糊度向量的求解模型包括：
[0022] 將計(jì)算函數(shù)模型中的半周雙差模糊度向量(△▽#,+ 〇.5)乘以2,獲得整周向量 (2* AVNi +1)，到使半周雙差模糊度向量變?yōu)檎芟蛄?，獲得具有整周雙差模糊度向量的 求解模型。
[0023] 優(yōu)選地，求解模型是指：
[0025] 其中，
為能固定的整周雙差模糊度向量。
[0026] 優(yōu)選地，根據(jù)求解模型實(shí)現(xiàn)整周模糊度的固定包括：
[0027] 對(duì)求解模型進(jìn)行最小二乘估計(jì)或卡爾曼濾波估計(jì)，獲得整周雙差模糊度向量的浮 點(diǎn)解及浮點(diǎn)解的方差與協(xié)方差陣。
[0028] 采用LAMBDA或者M(jìn)LAMBDA算法搜索整周雙差模糊度向量及整周雙差模糊度向量 的浮點(diǎn)解，并對(duì)整周雙差模糊度向量的浮點(diǎn)解及浮點(diǎn)解的方差與協(xié)方差陣進(jìn)行整周模糊度 的固定。
[0029] 優(yōu)選地，采用LAMBDA或者M(jìn)LAMBDA算法搜索整周雙差模糊度向量及整周雙差模糊 度向量的浮點(diǎn)解包括：通過下述目標(biāo)函數(shù)搜索整周雙差模糊度向量及整周雙差模糊度向量 的浮點(diǎn)解：
[0031] 其中，等號(hào)右邊的min表示使等號(hào)左邊最?。籄Vf和AV/；分別表示待搜索的整周 雙差模糊度向量和整周雙差模糊度向量的浮點(diǎn)解；QXi表示浮點(diǎn)解的方差與協(xié)方差陣；T表 示對(duì)該向量求轉(zhuǎn)置。
[0032] 本發(fā)明還提出一種基于半周模糊度的模糊度固定系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：第一模型構(gòu) 建模塊、第二模型構(gòu)建模塊和固定模塊。
[0033] 第一模型構(gòu)建模塊，用于基于預(yù)定的非差函數(shù)模型，建立雙差函數(shù)模型。
[0034] 第二模型構(gòu)建模塊，用于對(duì)于建立的雙差函數(shù)模型進(jìn)行半周模糊度求解，獲得具 有能固定的整周雙差模糊度向量的求解模型。
[0035] 固定模塊，用于根據(jù)求解模型實(shí)現(xiàn)整周模糊度的固定。
[0036] 優(yōu)選地，預(yù)定的非差函數(shù)模型是指：
[0039] 其中，i表示頻點(diǎn)號(hào)；PJP L汾別表示i頻點(diǎn)的非差偽距和載波相位觀測量，單位 為米；P表示衛(wèi)星到接收機(jī)的幾何距離；c為光速；dk和dt 3分別表示接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星鐘 差；T和I分別表示對(duì)流層延遲和電離層延遲；&和X ,分別表示頻率和波長；NJP | 別表示載波相位觀測中的整周向量部分和非整周向量部分，當(dāng)L存在時(shí)，I i等于0.5 ;Vi 和^表示偽距和載波相位觀測噪聲。
[0040] 優(yōu)選地，雙差函數(shù)模型是指：
[0043] 其中，AV表不雙差符號(hào)。
[0044] 優(yōu)選地，對(duì)于建立的雙差函數(shù)模型進(jìn)行半周模糊度求解是指：
[0045] 對(duì)雙差函數(shù)模型重新建立以下函數(shù)模型：
[0047] 其中，AVI,表示極性判斷完成前的載波相位觀測量；（AViv^as)表示含有的半 周雙差模糊度向量。
[0048] 優(yōu)選地，第二模型構(gòu)建模塊獲得具有能固定的整周雙差模糊度向量的求解模型是 指：
[0049] 第二模型構(gòu)建模塊將計(jì)算函數(shù)模型中的半周雙差模糊度向量(AViV,+ 0.5)乘以2， 獲得整周向量(2*AVN1 + 1)，使半周雙差模糊度向量變?yōu)檎芟蛄?，獲得具有整周雙差模糊 度向量的求解模型。
[0050] 優(yōu)選地，求解模型是指：
[0052] 其中，
為能固定的整周雙差模糊度向量。
[0053] 優(yōu)選地，固定模塊根據(jù)求解模型實(shí)現(xiàn)整周模糊度的固定是指：
[0054] 對(duì)求解模型進(jìn)行最小二乘估計(jì)或卡爾曼濾波估計(jì)，獲得整周雙差模糊度向量的浮 點(diǎn)解及浮點(diǎn)解的方差與協(xié)方差陣。
[0055] 采用LAMBDA或者M(jìn)LAMBDA算法搜索整周雙差模糊度向量及整周雙差模糊度向量 的浮點(diǎn)解，并對(duì)整周雙差模糊度向量的浮點(diǎn)解及浮點(diǎn)解的方差與協(xié)方差陣進(jìn)行整周模糊度 的固定。
[0056] 優(yōu)選地，固定模塊采用LAMBDA或者M(jìn)LAMBDA算法搜索整周雙差模糊度向量及其整 周雙差模糊度向量的浮點(diǎn)解是指：固定模塊通過下述目標(biāo)函數(shù)搜索整周雙差模糊度向量及 整周雙差模糊度向量的浮點(diǎn)解：
[0058] 其中，等號(hào)右邊的min表示使等號(hào)左邊最?。籄Vf和AVg分別表示待搜索的整周 雙差模糊度向量和整周雙差模糊度向量的浮點(diǎn)解，Q、表示浮點(diǎn)解的方差與協(xié)方差陣；T表 示對(duì)該向量求轉(zhuǎn)置。
[0059] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括：基于預(yù)定的非差函數(shù)模型，建立雙差函數(shù)模型。對(duì) 于建立的雙差函數(shù)模型進(jìn)行半周模糊度求解，獲得具有能固定的整周雙差模糊度向量的求 解模型。根據(jù)求解模型實(shí)現(xiàn)整周模糊度的固定。通過本發(fā)明的方案，能夠使得RTK在極性 判斷完成前快速完成模糊度的固定，縮短了RTK初始化的時(shí)間。
【附圖說明】
[0060] 下面對(duì)本發(fā)明