一种GNSS测量控制网精度估计方法技术

本发明专利技术公开了一种GNSS测量控制网精度估计方法：1、基于卫星遮挡边界约束条件进行基线可见卫星分析，基于分析结果模拟出各测站观测值，建立双差观测方程并求解，根据误差方程中的Q对角阵计算基线相对定位精度因子；2、进行目标观测点的同步观测组合筛选，统计出不同观测时段的各条基线DOP值情况，并根据筛选出的构网条件及观测时段对应的精度因子进行同步环观测精度估算，用于同步观测点位及观测时段的选择；3、根据多个同步环进行组网，采用基线向量的方差阵估算法估算控制网的精度m

A method of accuracy estimation for GNSS measurement control network

The invention discloses a GNSS measurement control network accuracy estimation method: 1, based on satellite occlusion boundary constraint conditions analysis of baseline satellite visible, analysis of simulation results the observations based on the value of a double difference observation equation and its solution, according to the Q diagonal matrix error equation calculation accuracy factor relative positioning baseline; 2. Screening of synchronous observation combination of observation points, the statistics of the different values of the baseline DOP observation period, and the synchronization ring observation accuracy estimation precision factor selected according to the network conditions and the corresponding observation period, for the simultaneous observation point and observation period; 3, according to a plurality of synchronous ring network the baseline, vector variance estimation method to estimate the accuracy of M control network

【技术实现步骤摘要】
一种GNSS测量控制网精度估计方法
本专利技术属于GNSS测量控制网测量
，具体涉及一种GNSS测量控制网精度估计方法。
技术介绍
目前GNSS测量控制网精度的估算最普遍的方法为模拟法，其需要通过控制网点的概略坐标模拟出观测量，及模拟出观测值协方差，并选用适合的精度估算模型，这个方法在具体实现过程中派生出了多种方法，但无论是模拟法或者其他估算方法，均没有顾及到各个控制点的实际卫星信号地面遮挡物边界约束条件，也没有顾及到基线的共用卫星情况，其评估出的精度与实际情况一般存在一定差异，特别在高山峡谷地区及城市楼群环境下，这种状况尤为严重。另外，GNSS测量控制网测量所能达到的精度受到单位时间内所能接受到的卫星数量及卫星的分布状况，以及所接收卫星信号的时长等因素的影响，即受到星历预报准确性的影响。由于现有单测站精度因子计算卫星可见性筛选一般通过设定一个固定的高度角(如10°或者15°)，以此作为卫星可见性的判断条件，但实际上由于卫星位置相对测站点的障碍物遮挡，如高山峡谷地区，城市楼群效应影响，实际可接收的卫星信号将存有非常大的差距，当截止高度角E为30°时，见到4颗及以上GPS卫星的时间占全天的90％，截止高度角E为40°时，见到4颗及以上GPS卫星的时间占全天的47％。在高山峡谷地区，经常会遇到大于30°的高度角遮挡的情况，这就导致对卫星可见性及精度因子预报的准确性存有很大误差，影响GNSS控制网测量精度的估计，不利于辅助工作人员制定更优的观测调度计划。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种GNSS测量控制网精度估计方法，解决了现有估计方法无法顾及到控制网实际可收星条件的问题，解决了现有估计方法未考虑测站遮挡条件，导致精度估计指标与实际情况不符合的问题。本专利技术所采用的一个技术方案是，一种GNSS测量控制网精度估计方法，包括以下步骤：步骤1，估算基线相对定位精度因子RDOP值；基于卫星遮挡边界约束条件进行基线共用卫星分析，基于分析结果模拟出各测站观测值，建立双差观测方程及误差方程并求解；根据误差方程中的Q对角阵计算基线相对定位精度因子RDOP，并将基线向量精度因子分解为(DOPΔX,DOPΔY,DOPΔH)的形式；步骤2，规划观测方案；根据计算出的基线相对定位精度因子(DOPΔX,DOPΔY,DOPΔH)进行目标观测点的同步观测组合筛选，统计出不同观测时段的各条基线DOP值情况，并根据筛选出的构网条件及观测时段对应的精度因子进行同步环观测精度估算，用于同步观测点位及观测时段的选择；步骤3，根据规划观测方案评估控制网精度；根据步骤2确定的多个同步环进行组网，采用基线向量的方差阵估算法进行控制网的精度估算。本专利技术的特点还在于：进一步地，上述步骤1所述建立双差观测方程及误差方程并求解具体按照以下步骤实施：首先，定义基线两个端点为：起点A(x1,y1,z1)，B(x2,y2,z2)，已知A点坐标(x1,y1,z1)及观测方程为单站单星然后，进行双差相对定位：①测站间单差②卫星间求差其次，得到Q＝(ATPA)-1，i是基准卫星，j是其他卫星；进一步地，上述步骤3中，采用基线向量的方差阵估算法估算控制网精度mi包括基于估算RDOP值建立协方差阵方法，及基于所估算协方差阵的精度估算方法，具体为：估算控制网的精度mi时，代入单位权中误差δ0，即mi＝δR×δ0；其中δ0的计算方法为：单个计算公式：其中为基线ij的实际解算精度，RDOPij为该基线ij所对应的综合相对精度因子；则该控制网δ0为：式中n为用于统计的基线数。进一步地，上述步骤1中，基于卫星遮挡边界约束条件进行基线共用卫星分析包括以下步骤：步骤1，卫星可见性分析；(1)，量测目标点位卫星遮挡高度角；在站心坐标下，首先确定目标点坐标，然后以目标点为中心自任一方向开始按照一定角度量测横断面特征点，得到目标点各个方向对应的遮挡高度角Ei；(2)，卫星空间位置解算与坐标转换；根据步骤1的遮挡高度角Ei获取广播星历信息，然后计算卫星在轨道面坐标系中的位置，最后通过坐标转换，分别获得卫星在瞬时地球坐标系中的位置以及在协议地球坐标系中的位置；(3)，过滤障碍物遮挡卫星；将步骤(2)所计算的卫星在协议地球坐标系中的地心坐标换算成以地面测站R为坐标原点的站心坐标系的三维坐标，进而求得卫星的高度角e和方位角A；然后，根据指定时刻下某一方位的卫星的高度角e和方位角A，以及步骤1计算的目标点各个方向对应的遮挡高度角Ei，得到该时刻该方位的遮挡高度角Ei；再将该时刻该方位的卫星高度角e和遮挡高度角Ei进行比较，若e≤Ei，则说明该卫星不可见，剔除该卫星；若e>Ei，则说明该卫星可见，保留该卫星；按此方法对卫星逐个进行过滤，得到准确的卫星可见性结果；步骤2，计算几何精度因子DOP值以该方法获得的观测卫星组的状态矩阵为依据，计算几何精度因子DOP值，进而获得顾及了卫星遮挡条件的星历预报。进一步地，步骤(1)中所述遮挡高度角Ei的计算方法为：首先确定目标点坐标，然后以目标点为中心自任一方向开始按照一定角度顺时针量测横断面，量测出断面格式为：Di,Hi，其中Di为断面特征点至目标点位的平面距离，Hi为断面特征点高程；其次根据横断面计算特征点的高度角设目标点共量测n个高度角，则目标点各个方向对应的遮挡高度角Ei为：进一步地，特征点的高度角的计算公式优选式中H0为目标点高程。进一步地，步骤(3)中卫星高度角e和方位角A的计算方法为：获取卫星在以地面测站R为坐标原点的站心坐标系中的坐标：式中，[XRYRZR]T为地面测站R的WGS-84坐标向量，则有：其中，B和L分别是测站R的大地纬度和大地经度。则卫星高度角e为：卫星方位角A为：其中，进一步地，步骤(3)中所述指定时刻和方位的遮挡高度角Ei的计算方法为：已知两个相邻遮挡高度角为：(Ai-1，Ei-1)，(Ai+1，Ei+1)，采用通过线性插值求解指定方位的遮挡高度角：E＝aA+b；将(Ai-1，Ei-1)，(Ai+1，Ei+1)代入上式便可求出参数a,b；然后将指定时刻的卫星方位角Ai代入上式，求出对应方向的高度遮挡角为：Ei＝aAi+b。进一步地，当遮挡条件为近似线形变化时，遮挡高度角插值采用i(设定遮挡高度角数量为n，i≤n)个点线形拟合出待定点高度角：E＝a0+a1A+a2A2+...+anAn。进一步地，上述步骤2中几何精度因子DOP值的计算采用方向余弦法；所述几何精度因子DOP值包括平面相对定位精度因子HRDOP、高程精度因子VRDOP、空间位置精度因子PRDOP、综合影响精度因子GDOP、三维位置精度因子PDOP、水平分量精度因子HDOP、垂直分量精度因子VDOP和钟差精度因子TDOP值。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过RDOP值进行控制网精度估算，与传统方法相比，其在精度评估阶段即考虑的各个控制点的遮挡情况，并通过模拟差分处理，确定出相对定位精度因子。(2)本专利技术适于在高山峡谷地区及城市楼群效应下等观测困难地区进行GNSS观测，可以估算出与实际卫星接收状况高度吻合的精度指标，根据实际观测条件制定出精度指标更加可靠的观测方案，根据设备情况及人员情况辅助制定出精度指标更优的观测调度计划，并根据制定的观测计划评估出控制网的精本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GNSS测量控制网精度估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，估算基线相对定位精度因子RDOP值；基于卫星遮挡边界约束条件进行基线共用卫星分析，基于分析结果模拟出各测站观测值，建立双差观测方程及误差方程并求解；根据误差方程中的Q对角阵计算基线相对定位精度因子RDOP，并将基线向量精度因子分解为(DOP

【技术特征摘要】
1.一种GNSS测量控制网精度估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，估算基线相对定位精度因子RDOP值；基于卫星遮挡边界约束条件进行基线共用卫星分析，基于分析结果模拟出各测站观测值，建立双差观测方程及误差方程并求解；根据误差方程中的Q对角阵计算基线相对定位精度因子RDOP，并将基线向量精度因子分解为(DOPΔX,DOPΔY,DOPΔH)的形式；步骤2，规划观测方案；根据计算出的基线相对定位精度因子(DOPΔX,DOPΔY,DOPΔH)进行目标观测点的同步观测组合筛选，统计出不同观测时段的各条基线DOP值情况，并根据筛选出的构网条件及观测时段对应的精度因子进行同步环观测精度估算，用于同步观测点位及观测时段的选择；步骤3，根据规划观测方案评估控制网精度；根据步骤2确定的多个同步环进行组网，采用基线向量的方差阵估算法估算控制网的精度mi。2.根据权利要求1所述的GNSS测量控制网精度估计方法，其特征在于，步骤1所述建立双差观测方程及误差方程并求解包括以下步骤：首先，定义基线两个端点为：起点A(x1,y1,z1)，B(x2,y2,z2)，已知A点坐标(x1,y1,z1)及观测方程为单站单星然后，进行双差相对定位：①测站间单差②卫星间求差其次，得到Q＝(ATPA)-1，i是基准卫星，j是其他卫星；3.根据权利要求1所述的GNSS测量控制网精度估计方法，其特征在于，所述采用基线向量的方差阵估算法估算控制网精度mi包括基于估算RDOP值建立协方差阵方法，及基于所估算协方差阵的精度估算方法，具体为：估算控制网的精度mi时，代入单位权中误差δ0，即mi＝δR×δ0；其中δ0的计算方法为：单个计算公式：其中为基线ij的实际解算精度，RDOPij为该基线ij所对应的综合相对精度因子；则该控制网δ0为：式中n为用于统计的基线数。4.根据权利要求1所述的GNSS测量控制网精度估计方法，其特征在于，步骤1所述基于卫星遮挡边界约束条件进行基线共用卫星分析还包括以下步骤：步骤1，卫星可见性分析；(1)，量测目标点位卫星遮挡高度角；在站心坐标下，首先确定目标点坐标，然后以目标点为中心自任一方向开始按照一定角度量测横断面特征点，得到目标点各个方向对应的遮挡高度角Ei；(2)，卫星空间位置解算与坐标转换；根据步骤1的遮挡高度角Ei获取广播星历信息，然后计算卫星在轨道面坐标系中的位置，最后通过坐标转换，分别获得卫星在瞬时地球坐标系中的位置以及在协议地球坐标系中的位置；(3)，过滤障碍物遮挡卫星；将步骤(2)所计算的卫星在协议地球坐标系中的地心坐标换算成以地面测站R为坐标原点的站心坐标系的三维...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祖锋，万宗礼，薛绍军，吕宝雄，缪志选，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61