一种基于零基线约束的多接收机PPP快速重收敛技术制造技术

本发明专利技术属于卫星导航定位技术领域，具体涉及一种基于零基线约束的多接收机PPP快速重收敛技术，包括以下步骤：用户端的多端接收机连接同一GNSS天线，且各接收机相互独立工作；将所有接收机连接同一处理器，其中一台为主接收机，其余为备用接收机；当所有接收机正常工作时，接收并各接收机当前历元的原始观测量，且输出主接收机的定位结果；如主接收机数据接收正常；当主接收机的数据中断时，标记主接收机的故障时刻，将上一时刻的主接收机的原始观测量和由主接收机计算得来的天顶对流层、模糊度及其方差‑协方差参数传给备用接收机；本发明专利技术采用2台相互独立的接收机，减少了同时发生数据中断的概率，保证了高精度定位的连续性。

A Fast Reconvergence Technology of Multi-Receiver PPP Based on Zero Baseline Constraint

The invention belongs to the technical field of satellite navigation and positioning, and specifically relates to a zero baseline constrained PPP fast re-convergence technology for multiple receivers, including the following steps: multi-terminal receivers at the user end are connected to the same GNSS antenna, and each receiver works independently; all receivers are connected to the same processor, one of which is the main receiver, the other is the standby receiver; all receivers are connected; When the receiver works normally, it receives and outputs the original observations of the current epoch of each receiver, and outputs the positioning results of the main receiver; for example, the data of the main receiver receives normally; when the data of the main receiver is interrupted, it marks the failure time of the main receiver, and the original observations of the main receiver at the previous time and the zenith troposphere, ambiguity and its variance calculated by the main receiver will be marked. The covariance parameter is transmitted to the standby receiver; the invention adopts two independent receivers, which reduces the probability of simultaneous data interruption and ensures the continuity of high precision positioning.

【技术实现步骤摘要】
一种基于零基线约束的多接收机PPP快速重收敛技术
本专利技术属于卫星导航定位
，具体涉及一种基于零基线约束的多接收机PPP快速重收敛技术。
技术介绍
精密单点定位(PrecisePointPositioning，PPP)是一种利用高精度卫星轨道和钟差产品，精确考虑各种误差修正，基于单台全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)接收机的伪距和载波相位观测值进行高精度定位的技术，它集成了标准单点定位和相对定位的技术优点，是GNSS定位技术中继实时动态(RealTimeKinematic，RTK)技术后出现的又一次技术革命。虽然，利用PPP技术取代传统的差分定位技术，可摆脱大范围、长距离测量对地面参考站的依赖，显著提高了作业效率，大大节约了用户成本。然而，PPP较长的首次收敛时间和重收敛时间限制了其在实际应用中的价值。针对首次收敛的问题，可以采取提前开机的方法或局域增强PPP模糊度固定的方法完成首次收敛。然而针对重收敛问题，目前常用的PPP快速重收敛方法有：(1)历元间周跳探测与修复的方法实现PPP的快速重收敛，但是该方法仅针对载波相位观测量发生周跳的情况，当数据发生中断时将降低高精度定位的连续性。(2)PPP与惯导系统的紧耦合技术，当数据发生中断时，该方法仍能提供定位结果，但是随着时间的增加定位结果的精度逐渐降低。综上所述，设计一种在接收机数据中断时仍能提供PPP连续高精度定位结果的方法具有相当的迫切性。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于零基线约束的多接收机PPP快速重收敛技术，本技术需在用户端采用多台接收机，且多台接收机与同一GNSS天线相连，通过零基线和天顶对流层等参数约束，完成板卡间的双差模糊度固定，最终建立数据中断前接收机间基于星间单差的模糊度关系，完成未发生数据中断接收机的瞬时重收敛，大大提升了用户端连续高精度定位的性能。一种基于零基线约束的多接收机PPP快速重收敛技术，包括以下步骤：(1)用户端的多端接收机连接同一GNSS天线，且各接收机相互独立工作；(2)将所有接收机连接同一处理器，其中一台为主接收机，其余为备用接收机；(3)当所有接收机正常工作时，接收并各接收机当前历元的原始观测量，且输出主接收机的定位结果；(4)如主接收机数据接收正常，则跳转步骤(7)；当主接收机的数据中断时，标记主接收机的故障时刻，将上一时刻的主接收机的原始观测量和由主接收机计算得来的天顶对流层、模糊度及其方差-协方差参数传给备用接收机；(5)通过零基线、天顶对流层等参数，进行主接收机和备用接收机的双差模糊度固定；(6)如双差模糊度固定成功，建立数据中断前接收机间基于星间单差的模糊度关系；若失败，则采用多历元累积的方法进行接收机间的双差模糊度固定；(7)利用计算后的备用接收机的星间模糊度、天顶对流层及其方差-协方差完成用户位置的更新。所述主接收机和备用接收机的原始观测数据包含伪距和载波相位观测量，且上述信息实时接收处理并保存。所述通过零基线、天顶对流层等参数，进行主接收机和备用接收机的双差模糊度固定，包括：采用主接收机和备用接收机构建双差观测量：其中，表示双差算子，表示g频段载波相位观测量经站i、j站间差分和卫星l、m星间差分的观测值，表示g频段伪距观测量经站i、j站间差分和卫星l、m星间差分的观测值。所述通过零基线、天顶对流层等参数，进行主接收机和备用接收机的双差模糊度固定，包括：当两接收机距离为0时，双差的电离层和对流层误差完全消除，主接收机和备用接收机构建双差观测量简化为：所述通过零基线、天顶对流层等参数，进行主接收机和备用接收机的双差模糊度固定，包括：当两接收机板卡针对同一运载体是相互静止，二者之间的距离是常数，且在零基线的情况下，该常数为零；将两者之间的距离作为约束条件进行联合解算得：其中，(xi,yi,zi)、(xj,yj,zj)分别表示两个接收机的坐标。所述利用计算后的备用接收机的星间模糊度、天顶对流层及其方差-协方差完成用户位置的更新，包括：主接收机i针对卫星l、m的无电离层模糊度表示为和结合双差模糊度，确定备用接收机j基于星间差分的无电离层模糊度为：其中，Δ表示单差算子，表示接收机i在卫星l、m间的单差无电离层模糊度，为基于板卡间模糊度关系确定的接收机j在卫星l、m间的单差无电离层模糊度。所述利用计算后的备用接收机的星间模糊度、天顶对流层及其方差-协方差完成用户位置的更新，包括：在同一时刻，接收机i和j所测得的天顶对流层湿分量延迟相同，并附加对流层及星间单差模糊度约束方程为：TZWD,j＝TZWD,i+εZWD,j其中，TZWD,i代表接收机i的天顶对流层湿分量延迟，εZWD,j为接收机j在当前时刻的天顶对流层湿分量噪声，TZWD,j为接收机j的待估天顶对流层湿分量延迟，H为以m星为基准星的设计向量，NIF,j为接收机j的非差无电离层模糊度，为接收机j的非差无电离层模糊度。本专利技术的有益效果在于：针对单接收机PPP定位时发生数据中断而无法提供连续高精度定位结果的为题，本专利技术采用2台相互独立的接收机，减少了同时发生数据中断的概率；为保证接收机间模糊度固定的可靠性，采用零基线约束的方法，增加了观测冗余度，避免了由基线形变引起的约束条件不准确的问题，加强了模型强度。最终利用计算后的星间模糊度、天顶对流层及其方差-协方差完成备用接收机的瞬时重收敛，保证了高精度定位的连续性。附图说明图1是本专利技术的工作流程图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。实施例：一种基于零基线约束的多接收机PPP快速重收敛技术，具体步骤为：步骤1，主接收机和备用接收机同时接收原始观测数据；主接收机和备用接收机的原始观测数据包含伪距和载波相位观测量。上述信息应该实时接收处理并保存。步骤2，主接收机数据接收正常判断；通过控制器判断主接收机数据是否被正常接收。步骤3，如主接收机数据接收正常，跳转步骤8；利用前一时刻得到的参数及其方差-协方差阵，并通过序贯最小二乘法完成位置解算。步骤4，如主接收机数据接收失败，则标记主接收机的故障时刻；在主接收机的故障时刻，主接收机向备用接收机传递上一时刻的主接收机的原始观测量和由主接收机计算得来的天顶对流层、模糊度及其方差-协方差参数。步骤5，基于零基线的模糊度固定；采用主接收机和备用接收机构建双差观测量，如下所示，其中，表示双差算子，表示g频段载波相位观测量经站i、j站间差分和卫星l、m星间差分的观测值，表示g频段伪距观测量经站i、j站间差分和卫星l、m星间差分的观测值。考虑到当两接收机距离为0时，双差的电离层和对流层误差可以完全消除，可以分别简化为：考虑到当两接收机板卡针对同一运载体是相互静止，所以二者之间的距离是常数，且在零基线的情况下，该常数为零。因此，可以将两者之间的距离作为约束条件进行联合解算，式中，(xi,yi,zi)、(xj,yj,zj)分别表示两个接收机的坐标。最终，利用LAMBDA方法，进行基于零基线约束的多频双差模糊度固定，以提高双差模糊度的固定成功率。步骤6，如步骤5固定失败，则采用多历元累积，重新进行步骤5进行双差模糊度固定；步骤7，基于板卡间的模糊度更新；以双频无电离层PPP模型为例，此时，主接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于零基线约束的多接收机PPP快速重收敛技术，其特征在于，包括以下步骤：(1)用户端的多端接收机连接同一GNSS天线，且各接收机相互独立工作；(2)将所有接收机连接同一处理器，其中一台为主接收机，其余为备用接收机；(3)当所有接收机正常工作时，接收并各接收机当前历元的原始观测量，且输出主接收机的定位结果；(4)如主接收机数据接收正常，则跳转步骤(7)；当主接收机的数据中断时，标记主接收机的故障时刻，将上一时刻的主接收机的原始观测量和由主接收机计算得来的天顶对流层、模糊度及其方差‑协方差参数传给备用接收机；(5)通过零基线、天顶对流层等参数，进行主接收机和备用接收机的双差模糊度固定；(6)如双差模糊度固定成功，建立数据中断前接收机间基于星间单差的模糊度关系；若失败，则采用多历元累积的方法进行接收机间的双差模糊度固定；(7)利用计算后的备用接收机的星间模糊度、天顶对流层及其方差‑协方差完成用户位置的更新。

【技术特征摘要】
1.一种基于零基线约束的多接收机PPP快速重收敛技术，其特征在于，包括以下步骤：(1)用户端的多端接收机连接同一GNSS天线，且各接收机相互独立工作；(2)将所有接收机连接同一处理器，其中一台为主接收机，其余为备用接收机；(3)当所有接收机正常工作时，接收并各接收机当前历元的原始观测量，且输出主接收机的定位结果；(4)如主接收机数据接收正常，则跳转步骤(7)；当主接收机的数据中断时，标记主接收机的故障时刻，将上一时刻的主接收机的原始观测量和由主接收机计算得来的天顶对流层、模糊度及其方差-协方差参数传给备用接收机；(5)通过零基线、天顶对流层等参数，进行主接收机和备用接收机的双差模糊度固定；(6)如双差模糊度固定成功，建立数据中断前接收机间基于星间单差的模糊度关系；若失败，则采用多历元累积的方法进行接收机间的双差模糊度固定；(7)利用计算后的备用接收机的星间模糊度、天顶对流层及其方差-协方差完成用户位置的更新。2.根据权利要求1所述的一种基于零基线约束的多接收机PPP快速重收敛技术，其特征在于，所述主接收机和备用接收机的原始观测数据包含伪距和载波相位观测量，且上述信息实时接收处理并保存。3.根据权利要求1所述的一种基于零基线约束的多接收机PPP快速重收敛技术，其特征在于，所述通过零基线、天顶对流层等参数，进行主接收机和备用接收机的双差模糊度固定，包括：采用主接收机和备用接收机构建双差观测量：其中，表示双差算子，表示g频段载波相位观测量经站i、j站间差分和卫星l、m星间差分的观测值，表示g频段伪距观测量经站i、j站间差分和卫星l、m星间差分的观测值。4.根据权利要求1或3所述的一种基于零基线约束的多接收机PPP快速重收敛技术，其特征在于，所述通过零基线、天顶对流层等参数，进行主接收机和备用接收机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨福鑫，李亮，赵琳，程建华，贾春，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23