一种BDS和GPS融合的三频宽巷紧组合定位方法技术

本发明专利技术公开了一种BDS和GPS融合的三频宽巷紧组合定位方法，首先，利用三频数据固定超宽巷组合（0，‑1，1）的模糊度，借此辅助宽巷组合（1，‑1，0）模糊度的解算；在此基础上，以BDS为基准系统，对BDS/GPS系统间双差宽巷组合模糊度重参化并进行参数去相关，实时估计基于宽巷组合的载波差分系统间偏差（DISB），并在基准卫星变化时对DISB进行转换以实现DISB的持续可估性，且对其时变特性进行了统计分析；基于这一特性，建立了基于宽巷组合的BDS和GPS紧组合定位模型。结果表明，中等基线下，超宽巷/宽巷模糊度能够快速可靠固定，且采用系统间紧组合模型可以显著提高定位精度，在可见卫星数少的遮挡环境下提升更为明显。

A Three-band and Wide-band Integrative Location Method for Roadway Tightness Based on BDS and GPS

The invention discloses a tightly combined positioning method of three-band wide lane based on the integration of BDS and GPS. Firstly, the ambiguity of ultra-wide Lane combination (0,1,1) is fixed by three-band data to assist the solution of ambiguity of wide lane combination (1,1,0); on this basis, the ambiguity of double-difference wide lane combination between BDS/GPS systems is re-parameterized and the parameters are de-correlated with each other. Time estimation is based on carrier differential system bias (DISB) of wide lane combination, and DISB is converted to achieve continuous estimatibility of DISB when the reference satellite changes, and its time-varying characteristics are analyzed statistically. Based on this characteristic, a tight combination positioning model of BDS and GPS based on wide lane combination is established. The results show that under medium baseline, the ambiguity of ultra-wide roadway/wide roadway can be fixed quickly and reliably, and the positioning accuracy can be significantly improved by using the tight combination model between systems, especially in the occlusion environment with fewer visible satellites.

【技术实现步骤摘要】
一种BDS和GPS融合的三频宽巷紧组合定位方法
本专利技术涉及GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)定位与导航
，特别是一种BDS和GPS融合的三频宽巷紧组合定位方法。
技术介绍
RTK技术是目前应用范围最广的GNSS精密定位技术之一，且能够让用户实时地获得高精度的定位结果。模糊度的快速可靠固定对于获得实时高精度定位结果而言至关重要。目前在RTK定位中，一般都是求解L1或L2的基础模糊度去进行定位解算，但其受基站间距离、大气延迟误差、观测环境等因素的影响，短时间内模糊度解算的成功率较低，且其初始化时间很长，在观测环境较差的情况可能会出现长时间模糊度无法固定的情况。因此，其定位结果的可靠性无法得到保障。为了提高模糊度解算的成功率、可靠性和缩短其定位的初始化时间，有人利用宽巷的长波长的特性，采用载波和伪距组合基于无几何模型固定宽巷模糊度，但这种模型放大了伪距观测噪声，使宽巷模糊度解算成功率受伪距观测噪声的影响较大，单历元固定的可靠性不高，且需要一定的初始化时间。目前，GPS有部分卫星可以播发三频信号，BDS全系统卫星均播发三频信号，因此可利用三频超宽巷/宽巷模糊度波长较长从而易于固定的优势，使宽巷模糊度解算结果快速、准确、可靠。同时，随着人们对于获得高精度、实时、准确的位置信息的需求不断增加，多GNSS融合定位成为了卫星导航定位的发展趋势。多GNSS融合主要使用两种模型：一种是各系统选择各自基准卫星的松组合模型，即系统内差分模型，没有建立系统间的联系，在遮挡环境下的定位精度较低；另一种是不同系统选择共同基准卫星的紧组合模型，即系统间差分模型。中等基线下，在成功固定宽巷模糊度的前提下，如果可以正确处理基于宽巷的差分系统间偏差，系统间差分模型有利于增加大量的冗余观测信息，有望提高定位精度，特别是在卫星信号容易被阻挡的严重观测环境下。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种BDS和GPS融合的三频宽巷紧组合定位方法，中等基线下，超宽巷/宽巷模糊度能够快速可靠固定，且采用系统间紧组合模型可以显著提高定位精度，在可见卫星数少的遮挡环境下提升更为明显。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：根据本专利技术提出的一种BDS和GPS融合的三频宽巷紧组合定位方法，包括以下步骤：步骤1、利用三频数据固定超宽巷组合(0，-1，1)的模糊度，来解算出宽巷组合(1，-1，0)的模糊度；步骤2、以BDS为基准系统，构建BDS系统内双差宽巷组合模型与BDS/GPS系统间双差宽巷组合模型；步骤3、对BDS/GPS系统间双差宽巷组合模糊度重参化并进行参数去相关；步骤4、实时估计基于宽巷组合的载波差分系统间偏差DISB，并在基准卫星变化时对DISB进行转换以实现DISB的持续可估性，且对DISB时变特性进行统计分析；步骤5、基于步骤4对DISB时变特性的分析结果，建立基于宽巷组合的BDS和GPS紧组合定位模型。作为本专利技术所述的一种BDS和GPS融合的三频宽巷紧组合定位方法进一步优化方案，步骤1具体如下：步骤11、构建基于线性组合的双差观测模型：考虑双差对流层和电离层一阶项的相应，以距离为单位的双差载波和伪距观测方程表示为其中：其中，式(1)是基于线性组合的双差载波和伪距观测方程；ρs为第s颗卫星对应的卫地距，表示第s颗卫星线性组合系数为i,j,k的载波观测值，s＝1,2,…,m，s表示卫星号，m为卫星总数，i,j,k表示频率点的载波组合系数，表示第s颗卫星线性组合系数为α,β,γ的伪距观测值，α,β,γ表示频率点的伪距组合系数，表示双差算子，f1,f2,f3表示三个频率点的频率，η(i,j,k)表示线性组合系数为i,j,k的电离层延迟系数，η[α,β,γ]表示线性组合系数为α,β,γ的电离层延迟系数，T和I分别表示对流层和电离层延迟，λ(i,j,k)表示线性组合系数为i,j,k的卫星信号波长，N(i,j,k)表示线性组合系数为i,j,k的整周模糊度，表示第s颗卫星线性组合系数为i,j,k的载波测量噪声，表示第s颗卫星线性组合系数为α,β,γ的伪距测量噪声，φ(i,j,k)为3个频率点组合后的载波观测值，φ1，φ2，φ3分别是频率点1,2,3对应的载波观测值，P[α,β,γ]为3个频率点组合后的伪距观测值，P1，P2，P3分别是频率点1,2,3对应的伪距观测值；步骤12、根据步骤11所构建基于线性组合的双差观测模型，基于无几何和无电离层模型，得到超宽巷模糊度解算模型如下：其中，N(0,-1,1)为表示线性组合系数为0,-1,1的整周模糊度，φ(0,-1,1)为线性组合系数为0,-1,1的载波观测值，P[0,1,1]为线性组合系数为0,-1,1的伪距观测值，λ(0,-1,1)为线性组合系数为0,-1,1的卫星信号波长；步骤13、根据步骤12所构建超宽巷模糊度解算模型，基于分步固定思想的TCAR方法，得宽巷模糊度解算模型如下：其中，N(1,-1,0)为线性组合系数为1,-1,0的整周模糊度，λ(1,-1,0)为线性组合系数为1,-1,0的卫星信号波长，φ(1,-1,0)为线性组合系数为1,-1,0的载波观测值，η(0,-1,1)为线性组合系数为0,-1,1的电离层延迟系数，η(1,-1,0)为线性组合系数为1,-1,0的电离层延迟系数。作为本专利技术所述的一种BDS和GPS融合的三频宽巷紧组合定位方法进一步优化方案，步骤1中作为本专利技术所述的一种BDS和GPS融合的三频宽巷紧组合定位方法进一步优化方案，步骤2的具体步骤如下：步骤21、首先，构建GPS系统单差宽巷组合模型如下：同理，构建BDS系统单差宽巷组合模型如下：其中，Δ表示站间单差算子，G和C分别表示GPS和BDS系统，q和s分别表示GPS和BDS系统的第q颗和第s颗卫星，为GPS系统第q颗卫星的基于宽巷组合的载波观测值，为BDS系统第s颗卫星的基于宽巷组合的载波观测值，为GPS系统第q颗卫星的卫地距，为BDS系统第s颗卫星的卫地距，ΔT为对流层延迟，为GPS系统基于宽巷组合的卫星信号波长，为BDS系统基于宽巷组合的卫星信号波长，为GPS系统的基于宽巷组合的载波硬件延迟，为BDS系统的基于宽巷组合的载波硬件延迟，为GPS系统第q颗卫星的基于宽巷组合的模糊度，为BDS系统第s颗卫星的基于宽巷组合的模糊度，为GPS系统第q颗卫星的基于宽巷组合的载波观测噪声，为GPS系统第s颗卫星的基于宽巷组合的载波观测噪声。步骤22、基于单差宽巷组合模型，选择BDS系统作为基准系统，首先构建BDS系统内双差宽巷组合模型如下：其中，1C表示BDS系统的基准卫星，为BDS系统内第s颗卫星与基准卫星1C的基于宽巷组合载波观测值之差，为BDS系统内第s颗卫星的基于宽巷组合的载波观测值，为BDS系统内基准卫星1C的基于宽巷组合的载波观测值，为BDS系统内第s颗卫星与基准卫星1C的卫地距之差，为BDS系统内第s颗卫星与基准卫星1C的基于宽巷组合模糊度之差，为BDS系统内第s颗卫星与基准卫星1C的基于宽巷组合载波观测噪声之差；步骤23、构建BDS/GPS系统间双差宽巷组合模型如下：其中，为GPS系统内第q颗卫星与BDS系统基准卫星1C的基于宽巷组合载波观测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种BDS和GPS融合的三频宽巷紧组合定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、利用三频数据固定超宽巷组合(0，‑1，1)的模糊度，来解算出宽巷组合(1，‑1，0)的模糊度；步骤2、以BDS为基准系统，构建BDS系统内双差宽巷组合模型与BDS/GPS系统间双差宽巷组合模型；步骤3、对BDS/GPS系统间双差宽巷组合模糊度重参化并进行参数去相关；步骤4、实时估计基于宽巷组合的载波差分系统间偏差DISB，并在基准卫星变化时对DISB进行转换以实现DISB的持续可估性，且对DISB时变特性进行统计分析；步骤5、基于步骤4对DISB时变特性的分析结果，建立基于宽巷组合的BDS和GPS紧组合定位模型。

【技术特征摘要】
1.一种BDS和GPS融合的三频宽巷紧组合定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、利用三频数据固定超宽巷组合(0，-1，1)的模糊度，来解算出宽巷组合(1，-1，0)的模糊度；步骤2、以BDS为基准系统，构建BDS系统内双差宽巷组合模型与BDS/GPS系统间双差宽巷组合模型；步骤3、对BDS/GPS系统间双差宽巷组合模糊度重参化并进行参数去相关；步骤4、实时估计基于宽巷组合的载波差分系统间偏差DISB，并在基准卫星变化时对DISB进行转换以实现DISB的持续可估性，且对DISB时变特性进行统计分析；步骤5、基于步骤4对DISB时变特性的分析结果，建立基于宽巷组合的BDS和GPS紧组合定位模型。2.根据权利要求1所述的一种BDS和GPS融合的三频宽巷紧组合定位方法，其特征在于，步骤1具体如下：步骤11、构建基于线性组合的双差观测模型：考虑双差对流层和电离层一阶项的相应，以距离为单位的双差载波和伪距观测方程表示为其中：其中，式(1)是基于线性组合的双差载波和伪距观测方程；ρs为第s颗卫星对应的卫地距，表示第s颗卫星线性组合系数为i,j,k的载波观测值，s＝1,2,…,m，s表示卫星号，m为卫星总数，i,j,k表示频率点的载波组合系数，表示第s颗卫星线性组合系数为α,β,γ的伪距观测值，α,β,γ表示频率点的伪距组合系数，Δ▽表示双差算子，f1,f2,f3表示三个频率点的频率，η(i,j,k)表示线性组合系数为i,j,k的电离层延迟系数，η[α,β,γ]表示线性组合系数为α,β,γ的电离层延迟系数，T和I分别表示对流层和电离层延迟，λ(i,j,k)表示线性组合系数为i,j,k的卫星信号波长，N(i,j,k)表示线性组合系数为i,j,k的整周模糊度，表示第s颗卫星线性组合系数为i,j,k的载波测量噪声，表示第s颗卫星线性组合系数为α,β,γ的伪距测量噪声，φ(i,j,k)为3个频率点组合后的载波观测值，φ1，φ2，φ3分别是频率点1,2,3对应的载波观测值，P[α,β,γ]为3个频率点组合后的伪距观测值，P1，P2，P3分别是频率点1,2,3对应的伪距观测值；步骤12、根据步骤11所构建基于线性组合的双差观测模型，基于无几何和无电离层模型，得到超宽巷模糊度解算模型如下：其中，N(0,-1,1)为表示线性组合系数为0,-1,1的整周模糊度，φ(0,-1,1)为线性组合系数为0,-1,1的载波观测值，P[0,1,1]为线性组合系数为0,-1,1的伪距观测值，λ(0,-1,1)为线性组合系数为0,-1,1的卫星信号波长；步骤13、根据步骤12所构建超宽巷模糊度解算模型，基于分步固定思想的TCAR方法，得宽巷模糊度解算模型如下：其中，N(1,-1,0)为线性组合系数为1,-1,0的整周模糊度，λ(1,-1,0)为线性组合系数为1,-1,0的卫星信号波长，φ(1,-1,0)为线性组合系数为1,-1,0的载波观测值，η(0,-1,1)为线性组合系数为0,-1,1的电离层延迟系数，η(1,-1,0)为线性组合系数为1,-1,0的电离层延迟系数。3.根据权利要求2所述的一种BDS和GPS融合的三频宽巷紧组合定位方法，其特征在于，步骤1中4.根据权利要求2所述的一种BDS和GPS融合的三频宽巷紧组合定位方法，其特征在于，步骤2的具体步骤如下：步骤21、首先，构建GPS系统单差宽巷组合模型如下：同理，构建BDS系统单差宽巷组合模型如下：其中，Δ表示站间单差算子，G和C分别表示GPS和BDS系统，q和s分别表示GPS和BDS系统的第q颗和第s颗卫星，为GPS系统第q颗卫星的基于宽巷组合的载波观测值，为BDS系统第s颗卫星的基于宽巷组合的载波观测值，为GPS系统第q颗卫星的卫地距，为BDS系统第s颗卫星的卫地距，ΔT为对流层延迟，为GPS系统基于宽巷组合的卫星信号波长，为BDS系统基于宽巷组合的卫星信号波长，为GPS系统的基于宽巷组合的载波硬件延迟，为BDS系统的基于宽巷组合的载波硬件延迟，为GPS系统第q颗卫星的基于宽巷组合的模...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘树国，闻贺，高旺，赵庆，刘力玮，赵越，王云凤，盛超，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32