一种GPS/BDS紧组合载波差分定位方法技术

本发明专利技术公开了一种GPS/BDS紧组合载波差分定位方法，首先，以GPS为基准系统，构建GPS系统内双差无电离层组合模型与GPS/BDS系统间双无电离层组合差模型，然后选取BDS基准卫星，对GPS/BDS系统间双差无电离层组合模糊度重参化并进行参数去相关，实时估计无电离层组合载波差分系统间偏差，并在必要时刻对无电离层组合载波差分系统间偏差进行基准转换以实现无电离层组合载波差分系统间偏差的持续可估性，最后利用模糊度已固定的基础载波观测值形成无电离层组合并结合已估计的无电离层载波差分系统间偏差进行系统间双差无电离层组合紧组合定位。

A GPS/BDS tightly coupled carrier differential positioning method

The invention discloses a GPS/BDS compact combination carrier differential positioning method. Firstly, a double-difference ionospheric combination model within the GPS system and a double-difference ionospheric combination difference model between the GPS/BDS system are constructed using the GPS as the reference system. Then the BDS reference satellite is selected to parameterize the double-difference ionospheric combination ambiguity between the GPS/BDS systems. Row parameters decorrelation, real-time estimation of deviations between ionospheric composite carrier differential systems, and the necessary time for the reference conversion of deviations between ionospheric composite carrier differential systems to achieve continuous estimatibility of deviations between ionospheric composite carrier differential systems, and finally the use of fixed ambiguity of the underlying carrier observations A tightly combined positioning method based on ionospheric-free combination and estimated ionospheric carrier-free differential system deviation is presented.

【技术实现步骤摘要】
一种GPS/BDS紧组合载波差分定位方法
本专利技术涉及一种多系统融合导航定位技术，特别涉及一种GPS/BDS紧组合载波差分定位方法，属于GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)定位与导航

技术介绍
在相对定位中，不同的卫星系统进行观测值融合处理时，通常采用两种模型：一种是各系统选择各自参考星的松组合模型，即系统内差分模型；另一种是不同系统选择共同参考星的紧组合模型，即系统间差分模型。对于CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)系统，卫星进行系统内差分时能够消除接收机端的载波和伪距硬件延迟，而在进行系统间差分时，由于各系统采用的信号调制方式不同，硬件延迟通常难以消除，需要提取出差分系统间偏差作为先验信息来进行紧组合定位。目前针对紧组合定位的研究主要集中于不同系统的相同频率之间，其主要应用于单频定位模型。在多GNSS观测值融合处理中会更多地遇到不同频率的情况，例如GPS/BDS双系统没有共同频率。因此仅研究系统间相同频率的差分定位算法不利于更好地发挥多GNSS融合定位的优势。已有研究结果表明，不同系统间不同频率的载波差分系统间偏差呈现时域稳定性，这种特性为进行载波差分紧组合定位提供了技术基础。
技术实现思路
为弥补现有研究的不足，更好地发挥多GNSS紧组合定位的优势，本专利技术提供一种GPS/BDS紧组合载波差分定位方法，利用GPS/BDS观测值构建系统间双差模型，通过引入BDS基准卫星进行参数去相关，通过基准转换保证载波差分系统间偏差的持续可估性，最后利用已固定的模糊度组成无电离层组合并结合已估计的载波差分系统间偏差进行紧组合定位。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术提供一种GPS/BDS紧组合载波差分定位方法，包括以下步骤：步骤1，选择GPS基准卫星，构建GPS系统内双差无电离层组合模型与GPS/BDS系统间双差无电离层组合模型及GPS/BDS系统内双差宽巷模糊度解算模型；步骤2，实现无电离层组合形式的系统间偏差参数与单差、双差模糊度去相关；步骤3，进行基准转换，实现无电离层组合差分系统间偏差持续可估性；步骤4，利用无电离层组合结合宽巷模糊度分离基础载波模糊度；步骤5，利用基础载波组成无电离层组合进行定位。作为本专利技术的进一步技术方案，步骤1具体为：步骤11，构建无电离层组合站间单差无电离层组合模型：其中，式(1)与式(2)分别是GPS站间单差无电离层组合载波观测方程和伪距观测方程，式3)与式(4)分别是BDS站间单差无电离层组合子载波观测方程和伪距观测方程；式(5)是GPS站间单差载波观测值无电离层组合形式与站间单差模糊度无电离层组合形式，式(6)是BDS站间单差载波观测值无电离层组合形式与站间单差模糊度无电离层组合形式，式(7)是GPS与BDS的站间单差伪距无电离层组合形式；式中，s＝1G,2G,…,mG，mG表示GPS卫星数，表示GPS卫星s站间单差无电离层组合载波观测值，表示GPS卫星s站间单差站星距，Δdt表示站间单差接收机钟差，λNL,G表示GPS卫星窄巷波长，ΔδIF,G表示GPS卫星接收机端站间单差无电离层组合载波硬件延迟，表示GPS卫星s站间单差无电离层组合模糊度，表示GPS卫星站间单差对流层延迟，表示GPS卫星合站间单差无电离层组测量噪声，表示GPS卫星s的站间单差无电离层组合伪距观测值，ΔdIF,G表示GPS卫星接收机端站间单差无电离层组合伪距硬件延迟，表示GPS卫星s站间单差无电离层组合伪距测量噪声；q＝1C,2C,…,nC，nC表示BDS卫星，表示BDS卫星q站间单差无电离层组合载波观测值，表示BDS卫星q站间单差站星距，λNL,C表示BDS卫星窄巷波长，ΔδIF,C表示BDS卫星接收机端站间单差无电离层组合载波硬件延迟，表示BDS卫星q站间单差无电离层组合模糊度，表示BDS卫星q站间单差对流层延迟，表示BDS卫星q站间单差无电离层组合测量噪声，表示BDS卫星q站间单差无电离层组合伪距观测值，ΔdIF,C表示BDS卫星接收机端站间单差无电离层组合伪距硬件延迟，表示BDS卫星q站间单差无电离层组合伪距测量噪声；表示GPS卫星sL1站间单差载波观测值，表示GPS卫星sL2站间单差载波观测值，表示GPS卫星sL1站间单差模糊度，表示GPS卫星sL2站间单差模糊度，表示GPS卫星sL1站间单差伪距观测值，表示GPS卫星sL2站间单差伪距观测值，f1,G表示GPS卫星L1的频率值，f2,G表示GPS卫星L2的频率值；表示BDS卫星qB1站间单差载波观测值，表示BDS卫星qB2站间单差载波观测值，表示BDS卫星qB1站间单差模糊度，表示BDS卫星qB2站间单差模糊度，表示BDS卫星qB1站间单差伪距观测值，表示BDS卫星qB2站间单差伪距观测值，f1,C表示BDS卫星B1的频率值，f2,C表示BDS卫星B2的频率值；步骤12，选择GPS基准卫星，根据步骤11所建站间单差无电离层组合模型，建立GPS系统内双差无电离层组合模型及GPS/BDS系统间双差无电离层组合模型：以GPS卫星1G为基准卫星，则式(8)与式(9)为GPS系统内双差无电离层组合模型，式(10)与式(11)为GPS/BDS系统间双差无电离层组合模型：其中，表示GPS系统内双差无电离层组合载波观测值，表示GPS系统内双差站星距，表示GPS系统内双差无电离层组合模糊度，表示GPS系统内双差对流层延迟，表示GPS系统内双差无电离层组合载波观测噪声，表示GPS系统内双差无电离层组合伪距观测值，表示GPS系统内双差无电离层组合载波观测噪声；表示GPS/BDS系统间双差无电离层组合载波观测值，表示GPS/BDS系统间双差站星距，表示GPS/BDS系统间双差无电离层组合模糊度，表示GPS基准卫星站间单差无电离层组合模糊度，表示GPS/BDS无电离层组合载波差分系统间偏差，表示GPS/BDS系统间双差对流层延迟，表示GPS/BDS系统间双差无电离层组合载波观测噪声，表示GPS/BDS系统间双差无电离层组合伪距观测值，▽ΔdIF,GC＝ΔdIF,C-ΔdIF,G表示GPS/BDS无电离层组合伪距差分系统间偏差，表示GPS/BDS系统间双差无电离层组合伪距观测噪声；步骤13，选择BDS基准卫星，构建GPS与BDS系统内双差宽巷模糊度解算模型：以BDS卫星1C为BDS的基准卫星，则GPS与BDS各自的系统内双差宽巷模糊度解算模型分别为：式中，表示GPS双差宽巷模糊度，表示GPS双差宽巷载波观测值，表示GPSL1双差伪距观测值，表示GPSL2双差伪距观测值，λWL,G表示GPS宽巷波长；表示BDS双差宽巷模糊度，表示BDS双差宽巷载波观测值，表示BDSB1双差伪距观测值，表示BDSB2双差伪距观测值，λWL,C表示BDS宽巷波长。对式(12)与式(13)进行多历元平滑四舍五入取整，得到双差宽巷整周模糊度：式中，与即分别为通过多历元平滑四舍五入取整得到的GPS与BDS双差宽巷整周模糊度，round表示四舍五入取整算子，k表示历个数。作为本专利技术的进一步技术方案，步骤2具体为：步骤21，根据步骤13所选BDS基准卫星，将GPS/BDS系统间双差无电离层组合模糊度重参化：根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GPS/BDS紧组合载波差分定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，选择GPS基准卫星，构建GPS系统内双差无电离层组合模型与GPS/BDS系统间双差无电离层组合模型及GPS/BDS系统内双差宽巷模糊度解算模型；步骤2，实现无电离层组合形式的系统间偏差参数与单差、双差模糊度去相关；步骤3，进行基准转换，实现无电离层组合差分系统间偏差持续可估性；步骤4，利用无电离层组合结合宽巷模糊度分离基础载波模糊度；步骤5，利用基础载波组成无电离层组合进行定位。

【技术特征摘要】
1.一种GPS/BDS紧组合载波差分定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，选择GPS基准卫星，构建GPS系统内双差无电离层组合模型与GPS/BDS系统间双差无电离层组合模型及GPS/BDS系统内双差宽巷模糊度解算模型；步骤2，实现无电离层组合形式的系统间偏差参数与单差、双差模糊度去相关；步骤3，进行基准转换，实现无电离层组合差分系统间偏差持续可估性；步骤4，利用无电离层组合结合宽巷模糊度分离基础载波模糊度；步骤5，利用基础载波组成无电离层组合进行定位。2.根据权利要求1所述的一种GPS/BDS紧组合载波差分定位方法，其特征在于，步骤1具体为：步骤11，构建无电离层组合站间单差无电离层组合模型：其中，式(1)与式(2)分别是GPS站间单差无电离层组合载波观测方程和伪距观测方程，式3)与式(4)分别是BDS站间单差无电离层组合子载波观测方程和伪距观测方程；式(5)是GPS站间单差载波观测值无电离层组合形式与站间单差模糊度无电离层组合形式，式(6)是BDS站间单差载波观测值无电离层组合形式与站间单差模糊度无电离层组合形式，式(7)是GPS与BDS的站间单差伪距无电离层组合形式；式中，s＝1G,2G,…,mG，mG表示GPS卫星数，表示GPS卫星s站间单差无电离层组合载波观测值，表示GPS卫星s站间单差站星距，Δdt表示站间单差接收机钟差，λNL,G表示GPS卫星窄巷波长，ΔδIF,G表示GPS卫星接收机端站间单差无电离层组合载波硬件延迟，表示GPS卫星s站间单差无电离层组合模糊度，表示GPS卫星站间单差对流层延迟，表示GPS卫星合站间单差无电离层组测量噪声，表示GPS卫星s的站间单差无电离层组合伪距观测值，ΔdIF,G表示GPS卫星接收机端站间单差无电离层组合伪距硬件延迟，表示GPS卫星s站间单差无电离层组合伪距测量噪声；q＝1C,2C,…,nC，nC表示BDS卫星，表示BDS卫星q站间单差无电离层组合载波观测值，表示BDS卫星q站间单差站星距，λNL,C表示BDS卫星窄巷波长，ΔδIF,C表示BDS卫星接收机端站间单差无电离层组合载波硬件延迟，表示BDS卫星q站间单差无电离层组合模糊度，表示BDS卫星q站间单差对流层延迟，表示BDS卫星q站间单差无电离层组合测量噪声，表示BDS卫星q站间单差无电离层组合伪距观测值，ΔdIF,C表示BDS卫星接收机端站间单差无电离层组合伪距硬件延迟，表示BDS卫星q站间单差无电离层组合伪距测量噪声；表示GPS卫星sL1站间单差载波观测值，表示GPS卫星sL2站间单差载波观测值，表示GPS卫星sL1站间单差模糊度，表示GPS卫星sL2站间单差模糊度，表示GPS卫星sL1站间单差伪距观测值，表示GPS卫星sL2站间单差伪距观测值，f1,G表示GPS卫星L1的频率值，f2,G表示GPS卫星L2的频率值；表示BDS卫星qB1站间单差载波观测值，表示BDS卫星qB2站间单差载波观测值，表示BDS卫星qB1站间单差模糊度，表示BDS卫星qB2站间单差模糊度，表示BDS卫星qB1站间单差伪距观测值，表示BDS卫星qB2站间单差伪距观测值，f1,C表示BDS卫星B1的频率值，f2,C表示BDS卫星B2的频率值；步骤12，选择GPS基准卫星，根据步骤11所建站间单差无电离层组合模型，建立GPS系统内双差无电离层组合模型及GPS/BDS系统间双差无电离层组合模型：以GPS卫星1G为基准卫星，则式(8)与式(9)为GPS系统内双差无电离层组合模型，式(10)与式(11)为GPS/BDS系统间双差无电离层组合模型：其中，表示GPS系统内双差无电离层组合载波观测值，表示GPS系统内双差站星距，表示GPS系统内双差无电离层组合模糊度，表示GPS系统内双差对流层延迟，表示GPS系统内双差无电离层组合载波观测噪声，表示GPS系统内双差无电离层组合伪距观测值，表示GPS系统内双差无电离层组合载波观测噪声；表示GPS/BDS系统间双差无电离层组合载波观测值，表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘树国，高旺，王彦恒，高成发，王庆，张瑞成，张建，刘国良，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32