一种应用于卫导着陆外场检测的PPP定位方法技术

本发明专利技术提供了一种应用于卫导着陆外场检测的PPP定位方法，首先通过移动通信数据传输，实时获取IGS网站精密星历和精密钟差，通过接收机天线获得广播星历和观测数据；然后采用双频无电离层非差观测值组合来消除电离层的影响，并采用扩展卡尔曼滤波进行模糊度和坐标积累，快速收敛；最后将每次得到的模糊度及其协方差矩阵带入Lambda算法进行解算，获得正确的模糊度和接收机坐标。本发明专利技术满足了单台接收机即可达到cm级定位精度的要求；同时，因为是在线实时获得IGS网站发布的精密轨道和精密钟差，实时高精度定位，也更加符合工程实际需求。

A PPP positioning method applied to the field detection of guided missile landing

The present invention provides an application to guide landing PPP positioning method in the outfield, first through the mobile communication data transmission, real-time IGS precise ephemeris and clock precision difference, broadcast ephemeris and observation data obtained by the receiver antenna; then the dual frequency ionosphere free non difference observation to eliminate the effect of the ionosphere and the value of the portfolio, the extended Calman filter for ambiguity and coordinate accumulation, fast convergence; finally the ambiguity matrix obtained for each algorithm and covariance into Lambda solution, obtain the fuzzy degree and the correct coordinates of the receiver. The invention meets the single receiver can achieve cm level positioning accuracy requirements; at the same time, because the online real-time access website IGS precise orbit and clock precision difference, real-time and high precision positioning, but also more in line with the actual needs of the project.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于卫星导航领域，涉及一种高精度定位方法。
技术介绍
卫星导航具有全天候、广覆盖和低成本等优点，已经成为导航体系中最主要的导航手段。在卫星导航定位中，主要有伪距单点定位和差分定位两种定位方式，伪距单点定位只要一台接收机即可实现定位，具有良好的实时性，单定位精度一般为几十米，可以很好地满足粗略位置定位需求，但精度要求满足不了测绘、检测、标定等实际需求。高精度坐标位置的获得，采用的技术主要是相对定位技术，相对定位至少要有2台接收机，且其中1台接收机架设在高精度的已知点上，称为基准站；另1台接收机则放在需要测绘的未知点上，称为流动站，然后这两台接收机通过接收共同的GPS卫星信号，构成基线，进行基线解算，解算出流动站的位置坐标。相对定位技术具有定位精度高，实时性好，可以很好地满足高精度位置需求，但随着基线长度的增大，基准站和流动站之间的误差相关性减弱，流动站的定位精度下降。当需要测量的测区内无基准点或CORS系统无法覆盖时，需要长距离的联测来引入已知点，工作量非常大，而且定位精度下降。GPS精密单点定位技术是近年来发展起来的一种全新的定位模式，采用IGS提供的精密星历和精密钟差，用户利用单台GPS双频接收机接收星历和观测数据，事后解算可以实现在数千平方公里乃至全球范围内的任意位置高精度定位。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种用单台双频接收机实时获得高精度测量方法，通过在线实时获得IGS网站发布的精密轨道和精密钟差，在接收机端进行精密单点解算，实时获得cm级定位精度。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：(1)实时获取IGS网站的精密星历和精密钟差，接收广播星历和观测数据；(2)构造双频Li上的伪距观测值P(Li)和载波相位观测值Φ(Li)，其中，i＝1、2，P(Li)＝ρ+c(dt-dT)+dorb+dtrop+dion/Li+dmpath/P(Li)+ε(P(Li))，ρ是卫星到接收机的几何距离，(Xs,Ys,Zs)是卫星在信号发射时刻t的坐标，(x,y,z)是信号接收时刻T＝t+ρ/c的接收机坐标，c是光速，dt是卫星钟差，dT是接收机钟差，dorb是卫星轨道误差，dtrop是对流层延迟，dion/Li为Li上的电离层延迟，λi是Li的波长，Ni是Li的整周模糊度，是接收机振荡器的初始相位，是卫星振荡器的初始相位，dmpath/P(Li)是Li上的伪距测量值的多路径效应，dmpath/φ(Li)是Li上的载波相位测量值的多路径效应，ε(·)是测量噪声；(3)计算双频无电离层非差组合观测值，包括无电离层伪距观测值PIF和无电离层相位观测值ΦIF；其中，PIF=f12P(L1)-f22P(L2)f12-f22=ρ-cdT+dorb+M·zpd+dmpath/P(L1+L2)+ϵ(P(L1+L2)),]]>对流层延迟zpd与映射函数M的积即为对流层延迟dtrop；(4)构造系统xk＝(Xk,Yk,Zk,zpdk,Nk)；构造测量方程yk＝(PIF,k,ΦIF,k)＝H(xk)xk；构造系统估计方程构造系统估计方程协方差Pk(+)=(I-KkH(x^k(-)))Pk(-);]]>构造增益方程Kk=Pk(-)H(x^(-))(H(x^k(-))Pk(-)H(x^k(-))T)-1;]]>其中，Xk,Yk,Zk代表k时刻接收机位置，zpdk为k时刻的对流层延迟，Nk为k时刻的模糊度；PIF,k代表k时刻无电离层伪距观测值，ΦIF,k代表k时刻无电离层相位观测值，H(xk)为测量方程的系数矩阵；代表k-1时刻系统估计值，代表k时刻系统估计值，Kk为增益矩阵，yk为测量观测值；I为单位矩阵，Pk(-)为k-1时刻的协方差，Pk(+)是k时刻的协方差；采用扩展卡尔曼滤波进行模糊度和坐标积累，将每次得到的模糊度及其协方差矩阵代入Lambda算法，计算得到接收机的坐标Xk,Yk,Zk。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提出的外场检测的PPP定位方法，相比于以往依靠伪距单点定位或差分定位的做法，满足了单台接收机即可达到cm级定位精度的要求；(2)本专利技术提出的外场检测的PPP定位方法，相比于以往事后精密单点定位解算的做法，因为是在线实时获得IGS网站发布的精密轨道和精密钟差，实时高精度定位，也更加符合工程实际需求。附图说明图1是精密单点定位解算数据获取流程示意图；图2是PPP定位X方向的差值示意图；图3是PPP定位Y方向的差值示意图；图4是PPP定位Z方向的差值示意图；图5是伪距单点定位X方向的差值示意图；图6是伪距单点定位Y方向的差值示意图；图7是伪距单点定位Z方向的差值示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术通过在线实时获得IGS网站发布的精密轨道和精密钟差，在接收机端进行精密单点解算，实时获得cm级定位精度。具体内容如下：(1)在线实时获得IGS网站发布的精密轨道和精密钟差参考图1，GPS实时单点定位解算需要获得IGS网站的实时精密星历和精密钟差，在接收机定位解算模块前增加通信模块，通过移动通信数据传输，实时获取IGS网站精密星历和钟差，广播星历和观测数据通过接收机天线获得，然后将实时精密星历、精密钟差、广播星历和观测数据送入接收机定位解算模块进行解算。(2)构造双频伪距观测值和载波相位观测值采用高精度的GPS卫星星历和卫星钟差，以及双频载波相位观测值，采用非差模型进行高精度单点定位，方程如下：P(Li)＝ρ+c(dt-dT)+dorb+dtrop+dion/Li+dmpath/P(Li)+ε(P(Li))(2)Φ(Li)是Li上的载波相位观测值(m)，i＝1,2；P(Li)是Li上的伪距观测值(m)；ρ是卫星到接收机的几何距离，(Xs,Ys,Zs)是卫星发射时刻t的坐标，(x,y,z)是信号接收时刻T＝t+ρ/c的接收机坐标，c是光速(m/s)；dt是卫星钟差(s)；dT是接收机钟差(s)；dorb是卫星轨道误差(m)；dtrop是对流层延迟(m)；dion/Li为Li上的电离层延迟(m)；λi是Li的波长(m)；Ni是Li的整周模糊度(周)；是接收机振荡器的初始相位；是卫星振荡器的初始相位；dmpath/P(Li)是Li上的伪距测量值的多路径效应(m)；dmpath/φ(Li)是Li上的载波相位测量值的多路径效应(m)；ε(·)是测量噪声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于卫导着陆外场检测的PPP定位方法，其特征在于包括下述步骤：(1)实时获取IGS网站的精密星历和精密钟差，接收广播星历和观测数据；(2)构造双频Li上的伪距观测值P(Li)和载波相位观测值Φ(Li)，其中，i＝1、2，P(Li)＝ρ+c(dt‑dT)+dorb+dtrop+dion/Li+dmpath/P(Li)+ε(P(Li))，ρ是卫星到接收机的几何距离，(Xs,Ys,Zs)是卫星在信号发射时刻t的坐标，(x,y,z)是信号接收时刻T＝t+ρ/c的接收机坐标，c是光速，dt是卫星钟差，dT是接收机钟差，dorb是卫星轨道误差，dtrop是对流层延迟，dion/Li为Li上的电离层延迟，λi是Li的波长，Ni是Li的整周模糊度，是接收机振荡器的初始相位，是卫星振荡器的初始相位，dmpath/P(Li)是Li上的伪距测量值的多路径效应，dmpath/φ(Li)是Li上的载波相位测量值的多路径效应，ε(·)是测量噪声；(3)计算双频无电离层非差组合观测值，包括无电离层伪距观测值PIF和无电离层相位观测值ΦIF；其中，PIF=f12P(L1)-f22P(L2)f12-f22=ρ-cdT+dorb+M·zpd+dmpath/P(L1+L2)+ϵ(P(L1+L2)),]]>对流层延迟zpd与映射函数M的积即为对流层延迟dtrop；(4)构造系统xk＝(Xk,Yk,Zk,zpdk,Nk)；构造测量方程yk＝(PIF,k,ΦIF,k)＝H(xk)xk；构造系统估计方程构造系统估计方程协方差Pk(+)=(I-KkH(x^k(-)))Pk(-);]]>构造增益方程Kk=Pk(-)H(x^(-))(H(x^k(-))Pk(-)H(x^k(-))T)-1;]]>其中，Xk,Yk,Zk代表k时刻接收机位置，zpdk为k时刻的对流层延迟，Nk为k时刻的模糊度；PIF,k代表k时刻无电离层伪距观测值，ΦIF,k代表k时刻无电离层相位观测值，H(xk)为测量方程的系数矩阵；代表k‑1时刻系统估计值，代表k时刻系统估计值，Kk为增益矩阵，yk为测量观测值；I为单位矩阵，Pk(‑)为k‑1时刻的协方差，Pk(+)是k时刻的协方差；采用扩展卡尔曼滤波进行模糊度和坐标积累，快速收敛，计算得到接收机的坐标Xk,Yk,Zk。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于卫导着陆外场检测的PPP定位方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)实时获取IGS网站的精密星历和精密钟差，接收广播星历和观测数据；
(2)构造双频Li上的伪距观测值P(Li)和载波相位观测值Φ(Li)，其中，i＝1、2，
P(Li)
＝ρ+c(dt-dT)+dorb+dtrop+dion/Li+dmpath/P(Li)+ε(P(Li))，ρ是卫星到接收机的几何距离，(Xs,
Ys,Zs)是卫星在信号发射时刻t的坐标，(x,y,z)是信号接收时刻T＝t+ρ/c的接收机坐标，
c是光速，dt是卫星钟差，dT是接收机钟差，dorb是卫
星轨道误差，dtrop是对流层延迟，dion/Li为Li上的电离层延迟，λi是Li的波长，Ni是Li的整周
模糊度，是接收机振荡器的初始相位，是卫星振荡器的初始相位，
dmpath/P(Li)是Li上的伪距测量值的多路径效应，dmpath/φ(Li)是Li上的载波相位测量值的多路
径效应，ε(·)是测量噪声；
(3)计算双频无电离层非差组合观测值，包括无电离层伪距观测值PIF和无电离层相位
观测值ΦIF；其中，
PIF=f12P...

【专利技术属性】
技术研发人员：何伟，王晓旺，李斌，梁思远，段可植，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61