一種北斗兼容gps/glonass的網絡rtk參考站間模糊度快速解算方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于網絡RTK定位領域，特別涉及北斗兼容GPS/GLONASS的多系統(tǒng)網絡RTK 參考站間模糊度解算。
【背景技術】
[0002] 隨著全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的發(fā)展，基于多星座衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容定位成為導 航定位領域的研究熱點。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng) (BDS)，是繼GPS和GLONASS之后第三個成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。北斗與GPS/GLONASS的兼容 定位具有重要意義，用戶可以根據實際需求采用不同的星座系統(tǒng)組合進行兼容定位，從而 避免采用單一星座系統(tǒng)定位時衛(wèi)星數量過少，且對該特定星座的過分依賴的問題，星座的 增加必然會帶來衛(wèi)星個數的增加，參與定位的健康的衛(wèi)星越多能使定位的精度越高，因而 具備更強的實用性、可靠性，定位精度也會達到更高水平。
[0003] 網絡RTK又稱多參考站RTK，是近年來在常規(guī)RTK、Internet、無線通訊、計算機網 絡管理等技術基礎上發(fā)展起來的新一代實時動態(tài)定位新技術。整個參考站網數據由數據處 理中心統(tǒng)一進行計算，實時估計出網內各種系統(tǒng)誤差的改正項（對流層、電離層和軌道誤 差），建立相應的誤差改正模型，將改正信息發(fā)給用戶。用戶在接收到這些誤差改正信息后， 根據其近似坐標對觀測數據進行修正便可以快速固定載波相位模糊度，實現網內高精度定 位。
[0004] 在網絡RTK中，參考站間模糊度的正確解算直接關系到對流層、電離層等空間誤 差估計的精度，是整個網絡RTK技術的核心問題。參考站網絡模糊度解算主要受雙差電離 層、對流層延遲及軌道誤差等距離相關誤差的影響。隨著參考站間基線距離的增長，系統(tǒng)誤 差相關性逐漸減弱，雙差觀測值中的系統(tǒng)誤差殘差迅速增大，導致短時間內難以準確解得 整周模糊度值，影響了網絡RTK定位的精度和時效性。

【發(fā)明內容】

[0005] 發(fā)明目的：針對上述現有技術，提出一種附有大氣先驗信息約束的網絡RTK模糊 度固定模型，能夠快速實現未固定模糊度衛(wèi)星的模糊度快速固定。
[0006] 技術方案：一種北斗兼容GPS/GLONASS的網絡RTK參考站間模糊度快速解算方法， 根據附有大氣延遲先驗信息約束的網絡RTK模糊度解算模型，首先固定高高度角衛(wèi)星，然 后將已固定模糊度度的衛(wèi)星觀測值約束大氣延遲，與低高度角衛(wèi)星或新升起衛(wèi)星或失鎖重 新捕獲的衛(wèi)星對應觀測方程聯立解算，實現未固定模糊度衛(wèi)星的模糊度快速固定。
[0007] 進一步的，北斗兼容GPS/GLONASS的網絡RTK參考站間模糊度快速解算方法包括 如下具體步驟：
[0008] 1)，控制中心根據實時觀測數據，進行首次初始化判斷：當控制中心首次初始化 時，通過約束方案一解算出低高度角衛(wèi)星的模糊度；所述約束方案一包括如下具體步驟：
[0009]a)控制中心對BDS/GPS/GLONASS實時觀測數據進行數據預處理形成共視文件；[0010]b)利用麗組合進行各個導航系統(tǒng)的寬巷模糊度解算，得到雙差寬巷模糊度 VANW；
[0011] c)按高度角對各導航系統(tǒng)所有衛(wèi)星進行分類，高于35°的為高高度角衛(wèi)星，低于 35°的為低高度角衛(wèi)星，利用單歷元固定高高度角衛(wèi)星的模糊度；
[0012] d)使用已固定模糊度的高高度角衛(wèi)星對應的觀測方程與低高度角衛(wèi)星對應的觀 測方程聯立解算天頂對流層延遲以及低高度角衛(wèi)星雙差模糊度：
[0013]
(1.1 )
[0014]其中，VH為高高度角衛(wèi)星的觀測方程誤差，\為低高度角衛(wèi)星的觀測方程誤差，MFHiA為高高度角衛(wèi)星對應站點A的天頂對流層濕延遲的投影函數，MFHiB為高高度角衛(wèi)星對 應站點B的天頂對流層濕延遲的投影函數，MFUA為低高度角衛(wèi)星對應站點A的天頂對流層 濕延遲的投影函數，MFUB為低高度角衛(wèi)星對應站點B的天頂對流層濕延遲的投影函數，NH為 高高度角衛(wèi)星模糊度，隊為低高度角衛(wèi)星模糊度，Q為模糊度隊的系數矩陣，CH為模糊度Nh 的系數矩陣，0為零矩陣，Tztd，A為站點A的天頂對流層濕延遲參數，TztM為站點B的天頂對 流層濕延遲參數，LH為高高度角衛(wèi)星的觀測值常數項，k為低高度角衛(wèi)星的觀測值常數項；
[0015] 當控制中心已完成首次初始化時，跳轉到步驟2)進行新升起衛(wèi)星或失鎖重新捕 獲衛(wèi)星判斷；
[0016]2)，當控制中心根據實時觀測數據判定有新星升起或失鎖衛(wèi)星重新捕獲時，利用 約束方案二解算新升起的衛(wèi)星或失鎖重新捕獲的衛(wèi)星對應的模糊度；所述約束方案二包括 如下具體步驟：
[0017] a)控制中心對各導航系統(tǒng)新升起衛(wèi)星或失鎖重新捕獲的衛(wèi)星的實時觀測數據進 行預處理形成共視文件；
[0018] b)利用MW組合進行新升起衛(wèi)星或失鎖重新捕獲的衛(wèi)星的寬巷模糊度解算，得到 雙差寬巷模糊度▽anw;
[0019] c)使用已固定模糊度的衛(wèi)星對應的觀測方程與新升起衛(wèi)星或失鎖重新捕獲的衛(wèi) 星對應的觀測方程聯立解算天頂對流層延遲以及新升起衛(wèi)星或失鎖重新捕獲的衛(wèi)星的雙 差模糊度，具體步驟如下：
[0020] 其觀測誤差方程為：
[0021]
[0022] 式中下標F、U分別對應已固定模糊度的衛(wèi)星和新升起衛(wèi)星或失鎖重新捕獲的衛(wèi) 星；
[0023] 其中，VF為已固定模糊度的衛(wèi)星的觀測方程誤差，V。為新升起衛(wèi)星或失鎖重新捕 獲的衛(wèi)星的觀測方程誤差，MFf，a為已固定模糊度的衛(wèi)星對應站點A的天頂對流層濕延遲的 投影函數，MFf，b為已固定模糊度的衛(wèi)星對應站點B的天頂對流層濕延遲的投影函數，MFUiA 為新升起衛(wèi)星或失鎖重新捕獲的衛(wèi)星對應站點A的天頂對流層濕延遲的投影函數，MF_為 新升起衛(wèi)星或失鎖重新捕獲的衛(wèi)星對應站點B的天頂對流層濕延遲的投影函數，NF為已固 定模糊度的衛(wèi)星模糊度，％為新升起衛(wèi)星或失鎖重新捕獲的衛(wèi)星模糊度，C。為模糊度N。的 系數矩陣，CF為模糊度NF的系數矩陣，0為零矩陣，TztdiA為站點A的天頂對流層濕延遲參 數，TztdiB為站點B的天頂對流層濕延遲參數，LF為已固定模糊度的衛(wèi)星的觀測值常數項，L。 為新升起衛(wèi)星或失鎖重新捕獲的衛(wèi)星的觀測值常數項。
[0024] 有益效果：基于多星座的網絡RTK參考站間模糊度解算，由于多星座融合大大增 加了可用衛(wèi)星數量，使得將衛(wèi)星分類解算成為可能，一類為模糊度較容易固定衛(wèi)星（通常 為高高度角衛(wèi)星），一類為模糊度較難固定衛(wèi)星（通常為低高度角衛(wèi)星）。較高高度角衛(wèi)星 對應的觀測值受大氣誤差殘差、觀測值噪聲等影響較小，因此可快速固定其雙差模糊度值； 在高高度角衛(wèi)星模糊度固定之后，其模糊度參數即為已知值，與低高度角衛(wèi)星觀測方程聯 立解算，快速固定低高度角衛(wèi)星模糊度。此外對于新升起衛(wèi)星或失鎖后重新捕獲的衛(wèi)星也 可用已固定模糊度的衛(wèi)星作為約束，實現模糊度快速解算。
[0025] 本發(fā)明提出的一種北斗兼容GPS/GL0NASS的網絡RTK參考站間模糊度快速解算方 法，在多星座融合網絡RTK中，衛(wèi)星數量大幅度增多，將衛(wèi)星進行分類解算，為模糊度的快 速解算提供了有利條件，同時根據附有大氣先驗信息約束的網絡RTK模糊度固定模型，較 容易固定的衛(wèi)星起到了其優(yōu)勢作用，能夠實現未固定衛(wèi)星模糊度的快速固定，明顯減少衛(wèi) 星模糊度的固定時間，縮短網絡RTK定位時間，提高定位精度及其可靠性。
【附圖說明】
[0026] 圖1網絡RTK模糊度解算整體方案；
[0027] 圖2網絡RTK模糊度固定約束方案一；
[0028] 圖3網絡RTK模糊度固定約束方案二；
[0029] 圖4是基站NJTS衛(wèi)星高度角示意圖；
[0030] 圖5是基站LIXI衛(wèi)星高度角示意圖；
[0031] 圖6是基線NJTS_>NJPK高高度角衛(wèi)星單歷元模糊度解算結果
[0032] 圖7是基線NJTS_>NJPK低高度角衛(wèi)星傳統(tǒng)方法模糊度解算結果
[0033] 圖8是基線NJTS_>NJPK低高度角衛(wèi)星約束方案一模糊度解算結果
[0034] 圖9是基線NJTS_>NJPK傳統(tǒng)方法與約束方案一解算結果Ratio值
[0035] 圖10是基線NJTS_>NJPK傳統(tǒng)方法與約束方案一協(xié)因數陣條件數
[0036] 圖11是基線LIXI_>AUST新升起或重新捕獲衛(wèi)星約束方案二模糊度解算結果
[0037] 圖12是基線LIXI_>AUST傳統(tǒng)方法與約束方案二解算結果Ratio值
【具體實施方式】
[0038] 下面結合附圖對本發(fā)明做更進一步的解釋。
[0039] 在多系統(tǒng)融合的網絡RTK中，根據附有大氣延遲先驗信息約束的網絡RTK模糊度 解算模型，首先固定高高度角衛(wèi)星，然后將已固定模糊度度的衛(wèi)星觀測值約束大氣延遲，與 低高度角衛(wèi)星或新升起衛(wèi)星或失鎖重新捕獲的衛(wèi)星對應觀測方程聯立解算，實現未固定模 糊度衛(wèi)星的模糊度快速固定，總流程圖如圖1所示。
[0040] 具體包括以下步驟：
[0041] 1)，控制中心根據實時觀測數據，進行首次初始化判斷：當控制中心首次初始化 時，通過約束方案一解算出低高度角衛(wèi)星的模糊度；約束方案一如圖2所示，包括如下具體 步驟：
[0042] a)控制中心對BDS/GPS/GLONASS實時觀測數據進行數據預處理形成共視文件；
[0043] b)利用麗組合進行各個導航系統(tǒng)的寬巷模糊度解算，得到雙差寬巷模糊度 VANW；
[0044] c)按高度角對各導航系統(tǒng)所有衛(wèi)星進行分類，高于35°的為高高度角衛(wèi)星，低于 35°的為低高度角衛(wèi)星，利用靜態(tài)卡爾曼濾波和LAMBDA算法固定高高度角衛(wèi)星的模糊度；
[0045] d)使用已固定模糊度的高高度角衛(wèi)星對應的觀測方程與低高度角衛(wèi)星對應的觀 測方程聯立解算天頂對流層延遲以及低高度角衛(wèi)星雙差模糊度：
[0046]
[0047] 其中，VH為高高度角衛(wèi)星的觀測方程誤差，\為低高度角衛(wèi)星的觀測方程誤差， MFHiA為高高度角衛(wèi)星對應站點A的天頂對流層濕延遲的投影函數，MFHiB為高高度角衛(wèi)星對 應站點B的天頂對流層濕延遲的投影函數，MFUA為低高度角衛(wèi)星對應站點A的天頂對流層 濕延遲的投影函數，MFUB為低高度角衛(wèi)星對應站點B的