一种针对北斗系统的中长基线下模糊度解算方法技术方案

本发明专利技术的针对北斗系统的中长基线下的模糊度解算方法，其包括：步骤一、利用RNSS信号和RDSS服务的S频率信号进行信号频率组合筛选，获得GEO卫星的超宽巷、宽巷和窄巷组合系数和非GEO卫星的超宽巷和窄巷组合系数；步骤二、GEO卫星和非GEO卫星的超宽巷模糊度解算；步骤三、GEO卫星宽巷模糊度解算：步骤四、GEO卫星窄巷模糊度解算；步骤五、求解非GEO的窄巷模糊度；即本发明专利技术是将北斗RNSS信号与北斗RDSS信号组合在一起，先找到几组性能较好的超宽巷、宽巷和窄巷组合，再用这几种组合采取逐步推算的方式求解GEO卫星的窄巷模糊度，这样更好的消除了电离层误差的影响，提高了模糊度求解的时间和成功率。

【技术实现步骤摘要】
一种针对北斗系统的中长基线下模糊度解算方法
本专利技术属于卫星导航定位
，尤其涉及一种针对北斗系统的中长基线下的模糊度解算方法。
技术介绍
整周模糊度解算是卫星导航高精度定位的关键问题。整周模糊度解算领域应用最广泛的方法为LAMBDA方法，该方法理论体系较为完善，得到了广泛的应用。但是，由于电离层误差的影响，直接使用LAMBDA方法在中长基线下解算模糊度的性能不佳。整周模糊度解算的另一个典型方法是多频逐级模糊度解算。GPS、北斗等卫星导航系统均提供了三个或更多频率的测量值，将这些测量值进行频率组合可形成一些性能较优的线性组合，有助于模糊度的正确解算。多频逐级模糊度解算的基本思想是多个频率组成超宽巷和宽巷组合，先通过伪距测量值推算超宽巷整周模糊度，然后通过对超宽巷测量值取整推宽巷模糊度，最后求解出单个频点的整周模糊度。但是，对北斗系统来说，若仅使用RNSS三频测量值，在中长基线下宽巷测量值受电离层误差和噪声影响较大，导致模糊度解算成功率不高。因此对于中长基线下的模糊度解算，由于电离层误差的空间相关性比较差，使得双差测量值中的电离层残差较大，导致模糊度解算所需时间长，且解算成功率不高。所以中长基线下的模糊度确定的重点问题是如何更好的消除电离层残差的影响。北斗区域卫星导航系统于2012年12月27日起正式提供区域服务。与其它GNSS系统不同，北斗系统除了提供RNSS服务外，还提供了RDSS服务。RNSS提供了3个L波段频率，RDSS的GEO卫星在卫星到用户的下行链路提供了一个S波段频率测量值。额外的S频率测量值为发展新的中长基线下的模糊度解算方法提供了契机。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种针对北斗系统的中长基线下的模糊度解算方法，其将北斗的RNSS三频测量值和RDSS测量值结合用于中长基线下模糊度解算，削弱了电离层残差的影响，提高了模糊度解算的效率。本专利技术的针对北斗系统的中长基线下的模糊度解算方法，其包括：步骤一、利用RNSS信号和RDSS服务的S频率信号进行信号频率组合筛选，获得GEO卫星的超宽巷、宽巷和窄巷组合系数和非GEO卫星的超宽巷和窄巷组合系数；步骤11，根据波长的不同将虚拟组合测量值分为超宽巷虚拟组合测量值、宽巷虚拟组合测量值和窄巷虚拟组合测量值，其中超宽巷虚拟组合测量值波长范围为：λ≥1.7m，宽巷虚拟组合测量值波长范围为：0.5m＜λ＜1.7m，窄巷虚拟组合测量值波长范围为：λ≤0.5m；步骤12，非GEO卫星发送B1、B2、B3三个频率上的RNSS信号，对于所述三个频率在线性组合系数为i、j、k时形成的虚拟组合测量值，TNL的求解方式如式(1)：其中，TNL为噪声与波长的比值，i、j、k均为整数，λ(i，j，k)为非GEO卫星的组合测量值的波长，β(i，j，k)为非GEO卫星的组合载波相位测量值的一阶电离层延迟系数，为B1频点上的一阶双差电离层延迟误差，μ(i，j，k)为非GEO卫星的观测噪声系数，为B1频点上的相位噪声，为对流层误差，为轨道误差；然后利用TNL最小化准则筛选出非GEO卫星的超宽巷组合系数和窄巷组合系数；GEO卫星发送B1、B2、B3三个频率信号和RDSS服务的的S频率信号，对于该四个频率在线性组合系数为i、j、k、m时形成的虚拟测量值，TNL的求解方式如式(2)：其中，m为整数，λ(i，j，k，m)为GEO卫星的组合测量值的波长，β(i，j，k，m)为GEO卫星的组合载波相位测量值的一阶电离层延迟系数，μ(i，j，k，m)为GEO卫星的观测噪声系数；然后利用TNL最小化准则筛选GEO卫星的超宽巷组合系数、宽巷组合系数和窄巷组合系数；步骤二、GEO卫星和非GEO卫星的超宽巷模糊度解算：步骤21，根据步骤一获得的超宽巷组合系数获得并代入式(3)求解超宽巷模糊度实数解：式(3)中，i、j、k取值为步骤一获得的超宽巷组合系数，表示对应的超宽巷模糊度实数解，为B1频点上的双差伪距测量值，为以米为单位的超宽巷双差载波相位组合测量值，λ(i，j，k)为相应的波长；步骤22，将获得的超宽巷模糊度实数解代入式(4)求得超宽巷模糊度：其中，表示对应的超宽巷模糊度，round表示四舍五入取整；步骤三、GEO卫星宽巷模糊度解算：步骤31，利用式(5)求解无模糊度的GEO卫星超宽巷载波相位测量值步骤32，将获得的无模糊度的GEO卫星超宽巷载波相位测量值利用式(6)求解GEO卫星的宽巷模糊度实数解：步骤33，将获得的宽巷模糊度实数解代入式(7)求解宽巷模糊度值：其中，i、j、k、m取值为步骤一求得的宽巷组合系数，用上标g表示GEO卫星，a1、a2为常数；表示对应的GEO卫星宽巷模糊度实数解，表示对应的GEO卫星宽巷模糊度，表示GEO卫星的宽巷组合载波相位测量值，和分别表示取两组不同宽巷组合系数时对应的无模糊度的GEO卫星超宽巷载波相位测量值；步骤四、GEO卫星窄巷模糊度解算：步骤41，利用式(8)求解无模糊度的GEO卫星宽巷载波相位测量值；步骤42，根据无模糊度的GEO卫星宽巷载波相位测量值利用式(9)求解窄巷模糊度实数解：步骤43，将窄巷模糊度实数解代入式(10)求解窄巷模糊度值：其中，i、j、k取值为步骤一获得的窄巷组合系数，g表示GEO卫星，c1、c2为常数，表示GEO卫星窄巷模糊度实数解，和表示取两组宽巷组合系数时利用步骤三求解的GEO宽巷模糊度与相应的GEO卫星载波相位测量值一起求得的无模糊度的GEO卫星宽巷载波相位测量值；步骤五、求解非GEO的窄巷模糊度：步骤51，利用步骤四解算出的GEO卫星的窄巷模糊度计算出无模糊度的GEO卫星窄巷载波相位测量值计算方法为：步骤52，根据GEO卫星窄巷载波相位测量值利用式(24)求解非GEO的窄巷模糊度的实数解步骤53，利用经典LAMBDA算法搜索求得非GEO卫星的窄巷模糊度整数解其中，i、j、k取值为步骤1获得的窄巷组合系数，用上标g和n来区分GEO卫星与非GEO卫星的相应变量；为非GEO卫星的窄巷组合对应的载波相位组合测量值，窄巷组合对应的双差伪距测量值，λ(i，j，k)为相应的波长，和为对应的双差载波相位误差和双差伪距误差，为根据当前位置计算的双差几何距离，A为三维方向余弦向量，δX三维位置改正量的未知数，为非GEO卫星的窄巷模糊度。有益效果：相对于传统方法，本专利技术将北斗RNSS信号与北斗RDSS信号组合在一起，先找到几组性能较好的超宽巷、宽巷和窄巷组合，再用这几种组合采取逐步推算的方式求解GEO卫星的窄巷模糊度，这样更好的消除了电离层误差的影响，提高了模糊度求解的时间和成功率，具体的：传统算法未知数个数为3个位置参数δX和Num-1个模糊度参数总的未知数个数为3+(Num-1)。在窄巷模糊度实数解求解出来之后，需要用LAMBDA算法搜索求解的窄巷模糊度个数为Num-1个。本方法未知数个数为3个位置参数δX和Num-Numg个非GEO卫星的模糊度参数总的未知数个数为3+(Num-Numg)。在窄巷模糊度实数解求解出来后，需要用LAMBDA算法搜索求解的窄巷模糊度个数为Num-Numg个。相对于传统方法，新方法使得解算方程的未知数个数减少，模糊度搜索的个数减少，这样做的好处是可以提高模糊度解算的效率和成功率。此求解过程削弱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对北斗系统的中长基线下的模糊度解算方法，其特征在于，包括：步骤一、利用RNSS信号和RDSS服务的S频率信号进行信号频率组合筛选，获得GEO卫星的超宽巷、宽巷和窄巷组合系数和非GEO卫星的超宽巷和窄巷组合系数；步骤11，根据波长的不同将虚拟组合测量值分为超宽巷虚拟组合测量值、宽巷虚拟组合测量值和窄巷虚拟组合测量值，其中超宽巷虚拟组合测量值波长范围为：λ≥1.7m，宽巷虚拟组合测量值波长范围为：0.5m＜λ＜1.7m，窄巷虚拟组合测量值波长范围为：λ≤0.5m；步骤12，非GEO卫星发送B1、B2、B3三个频率上的RNSS信号，对于所述三个频率在线性组合系数为i、j、k时形成的虚拟组合测量值，TNL的求解方式如式(1)：TNL=1λ(i,j,k)β(i,j,k)2σΔ▿δI,φ12+μ(i,j,k)2σΔ▿φ12+σΔ▿δtrop2+σΔ▿δorb2---(1)]]>其中，TNL为噪声与波长的比值，i、j、k均为整数，λ(i，j，k)为非GEO卫星的组合测量值的波长，β(i，j，k)为非GEO卫星的组合载波相位测量值的一阶电离层延迟系数，为B1频点上的一阶双差电离层延迟误差，μ(i，j，k)为非GEO卫星的观测噪声系数，为B1频点上的相位噪声，为对流层误差，为轨道误差；然后利用TNL最小化准则筛选出非GEO卫星的超宽巷组合系数和窄巷组合系数；GEO卫星发送B1、B2、B3三个频率信号和RDSS服务的的S频率信号，对于该四个频率在线性组合系数为i、j、k、m时形成的虚拟测量值，TNL的求解方式如式(2)：TNL=1λ(i,j,k,m)β(i,j,k,m)2σΔ▿δI,φ12+μ(i,j,k,m)2σΔ▿φ12+σΔ▿δtrop2+σΔ▿δorb2---(2)]]>其中，m为整数，λ(i，j，k，m)为GEO卫星的组合测量值的波长，β(i，j，k，m)为GEO卫星的组合载波相位测量值的一阶电离层延迟系数，μ(i，j，k，m)为GEO卫星的观测噪声系数；然后利用TNL最小化准则筛选GEO卫星的超宽巷组合系数、宽巷组合系数和窄巷组合系数；步骤二、GEO卫星和非GEO卫星的超宽巷模糊度解算：步骤21，根据步骤一获得的超宽巷组合系数获得并代入式(3)求解超宽巷模糊度实数解：Δ▿N^(i,j,k)=Δ▿P1-Δ▿φ(i,j,k)λ(i,j,k)---(3)]]>式(3)中，i、j、k取值为步骤一获得的超宽巷组合系数，表示对应的超宽巷模糊度实数解，为B1频点上的双差伪距测量值，为以米为单位的超宽巷双差载波相位组合测量值，λ(i，j，k)为相应的波长；步骤22，将获得的超宽巷模糊度实数解代入式(4)求得超宽巷模糊度：Δ▿N(i,j,k)=round(Δ▿N^(i,j,k))---(4)]]>其中，表示对应的超宽巷模糊度，round表示四舍五入取整；步骤三、GEO卫星宽巷模糊度解算：步骤31，利用式(5)求解无模糊度的GEO卫星超宽巷载波相位测量值Δ▿φ(i,j,k)′g=Δ▿N(i,j,k)g·λ(i,j,k)+Δ▿φ(i,j,k)g---(5)]]>步骤32，将获得的无模糊度的GEO卫星超宽巷载波相位测量值利用式(6)求解GEO卫星的宽巷模糊度实数解：Δ▿N^(i,j,k,m)ga1·Δ▿φ(i,j,k)′g+a2·Δ▿φ(i′,j′,k′)′g-Δ▿φ(i,j,k,m)gλ(i,j,k,m)---(6);]]>步骤33，将获得的宽巷模糊度实数解代入式(7)求解宽巷模糊度值：Δ▿N(i,j,k,m)g=round(Δ▿N^(i,j,k,m)g)---(7)]]>其中，i、j、k、m取值为步骤...

【技术特征摘要】
1.一种针对北斗系统的中长基线下的模糊度解算方法，其特征在于，包括：步骤一、利用RNSS信号和RDSS服务的S频率信号进行信号频率组合筛选，获得GEO卫星的超宽巷、宽巷和窄巷组合系数和非GEO卫星的超宽巷和窄巷组合系数；步骤11，根据波长的不同将虚拟组合测量值分为超宽巷虚拟组合测量值、宽巷虚拟组合测量值和窄巷虚拟组合测量值，其中超宽巷虚拟组合测量值波长范围为：λ≥1.7m，宽巷虚拟组合测量值波长范围为：0.5m<λ<1.7m，窄巷虚拟组合测量值波长范围为：λ≤0.5m；步骤12，非GEO卫星发送B1、B2、B3三个频率上的RNSS信号，对于所述三个频率在线性组合系数为i、j、k时形成的虚拟组合测量值，TNL的求解方式如式(1)：其中，TNL为噪声与波长的比值，i、j、k均为整数，λ(i,j,k)为非GEO卫星的组合测量值的波长，β(i,j,k)为非GEO卫星的组合载波相位测量值的一阶电离层延迟系数，σΔ▽δI,φ1为B1频点上的一阶双差电离层延迟误差，μ(i,j,k)为非GEO卫星的观测噪声系数，σΔ▽φ1为B1频点上的相位噪声，为对流层误差，为轨道误差；然后利用TNL最小化准则筛选出非GEO卫星的超宽巷组合系数和窄巷组合系数；GEO卫星发送B1、B2、B3三个频率信号和RDSS服务的的S频率信号，对于该四个频率在线性组合系数为i、j、k、m时形成的虚拟测量值，TNL的求解方式如式(2)：其中，m为整数，λ(i,j,k,m)为GEO卫星的组合测量值的波长，β(i,j,k,m)为GEO卫星的组合载波相位测量值的一阶电离层延迟系数，μ(i,j,k,m)为GEO卫星的观测噪声系数；然后利用TNL最小化准则筛选GEO卫星的超宽巷组合系数、宽巷组合系数和窄巷组合系数；步骤二、GEO卫星和非GEO卫星的超宽巷模糊度解算：步骤21，根据步骤一获得的超宽巷组合系数获得Δ▽φ(i,j,k)，并代入式(3)求解超宽巷模糊度实数解：式(3)中，i、j、k取值为步骤一获得的超宽巷组合系数，表示对应的超宽巷模糊度实数解，Δ▽P1为B1频点上的双差伪距测量值，Δ▽φ(i,j,k)为以米为单位的超宽巷双差载波相位组合测量值，λ(i,j,k)为相应的波长；步骤22，将获得的超宽巷模糊度实数解代入式(4)求得超宽巷模糊度：其中，Δ▽N(i,j,k)表示对应的超宽巷模糊度，round表示四舍五入取整；步骤三、GEO卫星宽巷模糊度解算：步骤31，利用式(5)求解无模糊度的GEO卫星超宽巷载波相位测量值其中，为窄巷模糊度值，为GEO卫星的窄巷组合对应的载波相位组合测量值；步骤32，将获得的无模糊度的GEO卫星超宽巷载波相位测量值利用式(6)求解GEO卫星的宽巷模糊度实数解：

【专利技术属性】
技术研发人员：赵姣姣，袁洪，曲江华，李子申，周凯，袁超，唐阳阳，李雯，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11