一种引入系统间偏差的GNSS多模组合差分定位方法技术方案

本发明专利技术提供了一种引入系统间偏差的GNSS多模组合差分定位方法，根据非差观测模型进行双差ISB解算，得到伪距双差模式下ISB所包含的全部内容，采用伪距双差模式下确定的ISB作为先验值引入伪距差分，引入ISB的伪距差分观测模型，对引入ISB的伪距差分观测模型进行解算。本发明专利技术使得GNSS多模组合伪距差分具有相同的接收机钟差参数，减少了GNSS差分定位中的待估参数，在GPS/GLONASS/BDS/Galileo多模组合伪距差分定位中，用户端观测到全部卫星导航系统中任意4颗卫星，采用观测模型即可进行解算。因而在观测环境较为复杂可见卫星数目稀少的情形下，导航定位的可靠性大大提升，定位精度也显著提高。

A GNSS Multimode Combined Differential Location Method with Introducing System-to-System Deviation

The invention provides a GNSS multi-mode combined differential positioning method with inter-system deviation. According to the non-difference observation model, the double-difference ISB is solved to obtain all the contents of ISB under pseudo-range double-difference mode. The pseudo-range difference is introduced by using ISB determined under pseudo-range double-difference mode as a priori value, and the pseudo-range difference observation model of ISB is introduced to the pseudo-range differential observation model introduced by ISB. Calculation. The invention makes GNSS multi-mode combined pseudorange differential have the same receiver clock difference parameters, reduces the estimated parameters in GNSS differential positioning. In GPS/GLONASS/BDS/Galileo multi-mode combined pseudorange differential positioning, the user can observe any four satellites in all satellite navigation systems, and the observation model can be used to solve the problem. Therefore, when the observation environment is complex and the number of visible satellites is scarce, the reliability of navigation and positioning is greatly improved, and the positioning accuracy is also significantly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种引入系统间偏差的GNSS多模组合差分定位方法
本专利技术涉及一种差分定位方法，属于卫星导航领域。
技术介绍
近年来随着全球卫星导航定位系统的发展，多模组合定位已成为热门趋势。对于导航定位，GNSS多模组合能够提高导航定位的可靠性、定位精度及可用性。然而，目前对于GNSS多模组合的研究大多是基于系统间简单的组合，相对定位时各导航系统所选取的参考卫星独立，各导航系统的钟差参数也需要独立估计。为了进一步利用多系统优势，提高不同卫星导航系统的互操作性，Montenbruck等提出了系统间偏差(Inter-SystemBias,ISB)的概念。对于引入ISB的伪距单点定位模式，由于其受轨道、钟差、电离层等误差影响较大，ISB随时间变化较大，一般需实时更新。对于载波相位差分模式而言，由于其需要对模糊度进行固定，引入ISB时要求组合系统的频点保持一致，因而限制了组合系统及频点。
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引入系统间偏差的GPS/GLONASS/BDS/Galileo四系统组合模式下的伪距差分定位方法，将系统间偏差引入GNSS组合伪距差分定位，伪距差分定位模式算法简单，无需进行模糊度搜索固定，且精度较高，在实时导航定位中得到了普遍应用。对于较为复杂恶劣的观测环境下的导航定位场景，引入ISB的多模组合伪距差分定位可以显著提高卫星导航定位的可用性及精度。本专利技术采用双差模式进行ISB的估计，由于与卫星端和接收机端的误差大多数已被消除，双差ISB较为稳定可靠，便于作为先验值引入。本专利技术引入系统间偏差可以减少多模组合定位未知参数，增加观测方程的冗余信息，提高了定位模型解的稳定性。系统间偏差(Inter-SystemBias,ISB)是指不同卫星导航系统间的偏差，其构成与所采用的观测模型紧密相关，差分模式下ISB长期稳定可靠，便于作为先验值引入解算。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：步骤1，根据非差观测模型进行双差ISB的解算，得到伪距双差模式下ISB所包含的全部内容；模型中，下标A表示测站号，上标G表示GPS系统，上标S表示BDS/GALILEO/GLONASS任一卫星导航系统，为非差伪距观测值，为卫星至测站间几何距离，dtA为接收机钟差，为接收机硬件码延迟，dtG为卫星钟差，bG为卫星端硬件延迟，为对流层延迟偏差，为电离层延迟偏差，为伪距测量噪声，表示某一卫星导航系统S与GPS系统间的时间偏差；步骤2，采用步骤1中伪距双差模式下确定的ISB作为先验值引入伪距差分，引入ISB的伪距差分观测模型对引入ISB的伪距差分观测模型进行解算。本专利技术的有益效果是：在多模GNSS伪距差分的实际应用中，一般是各卫星导航系统分别生成各自的伪距差分改正数，然后在终端改正其共视卫星的观测值，然后以多模单点定位的方式解算终端的坐标，假设参与解算的系统为m个，其待估参数为3+m个。本专利技术使得GNSS多模组合伪距差分具有相同的接收机钟差参数，减少了GNSS差分定位中的待估参数，在GPS/GLONASS/BDS/Galileo多模组合伪距差分定位中，用户端只需观测到全部卫星导航系统中任意4颗卫星，采用(4)式中的观测模型即可进行解算。因而在城市峡谷等观测环境较为复杂，可见卫星数目稀少的情形下，导航定位的可靠性可得到大大提升，定位精度也显著提高。具体实施方式下面结合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。本专利技术首先介绍差分卫星导航系统间偏差的解算原理及确定方法，其次基于伪距双差模式与伪距差分模式的数学上的等价性，合理的将双差ISB引入到伪距差分观测模型中，最后对引入系统间偏差多模组合差分模型进行解算，可分为以下步骤：步骤1：根据非差观测模型进行双差ISB的解算，通过组双差观测模型，可得到伪距双差模式下ISB所包含的全部内容。式(1)为简化的非差伪距观测模型，下标A表示测站号，上标G表示GPS系统，上标S表示BDS/GALILEO/GLONASS任一卫星导航系统。为非差伪距观测值，为卫星至测站间几何距离，dtA为接收机钟差，为接收机硬件码延迟，dtG为卫星钟差，bG为卫星端硬件延迟，为对流层延迟偏差，为电离层延迟偏差，为伪距测量噪声。式(1)下半公式与上半类似，所不同的是表示某一卫星导航系统S与GPS系统间的时间偏差。对(1)式中，假设选取测站A，B，并以GPS系统为参考系统，组双差观测模型可得：其中，即为双差ISB所包含的内容。步骤2：伪距差分通常采用基准站向流动站发送差分改正数的模式，伪距差分与伪距双差模式在数学上等价，可证二者系统间偏差ISB所包含的内容完全相同，因而可采用步骤(1)中伪距双差模式下确定的ISB作为先验值引入伪距差分。未引入系统间偏差的伪距差分观测模型如下：式(3)中PRC为基准站A产生的伪距差分改正数。将差分ISB引入到伪距差分观测模型，式(3)可写作如下：本专利技术的实施例为一种引入系统间偏差的GNSS多模组合差分定位方法，具体实施步骤如下：步骤一：差分GNSS系统间偏差的解算系统间偏差是指不同卫星导航系统间的偏差，对于不同的观测模型其所包含的内容会有所差异，对于在非差观测模型模，系统间偏差由卫星导航系统之间的时间偏差及接收机端的硬件延迟偏差构成。对于伪距差分定位，其观测模型在数学原理上与伪距双差模型等价，下面给出伪距非差观测模型解算伪距双差ISB公式推导，公式(5)是简化的多模伪距非差观测方程：在公式(5)中，参数所表示的意义与公式(1)等价。假设有测站A和B，对于某颗卫星，A、B两站的观测值做差可以消除与卫星相关的误差，在解算ISB时采用较短基线或零基线时可以假设大气误差假设也被完全消除，单差观测方程如下：由式(6)可以看出通过测站间单差，卫星端的钟差、码延迟以及系统间的时间偏差得到了消除，以GPS为参考系统，进一步组双差可得：其中，即为双差ISB所包含的内容。步骤二：引入系统间偏差的GNSS差分解算在差分GNSS的实际应用中，一般是各系统分别生成改正数，然后在终端改正其共视卫星的观测值，然后以多模单点定位的方式解算终端的坐标，其所需解算的未知数为3+m，m为参与解算的系统数。同样以A为基准站，B为流动站，未引入系统间偏差的伪距差分观测模型如下：其中，式(8)中PRC为基准站A产生的伪距差分改正数。将步骤一中计算得到的差分系统间偏差引入到伪距差分观测模型，式(8)可变换为：式(9)中，差分改正数及差分ISB已知，此时GPS/GLONASS/BDS/Galileo具有共同的接收机钟差参数，则在流动站终端只需要求解一个接收机钟差参数，因此终端只需观测所有卫星导航系统中的任意4颗星即可实现差分GNSS定位。引入差分ISB后，多模伪距差分定位误差模型转换为：V＝HX+L(10)式(9)采用泰勒级数进行线性化后，则式(10)中：其中，G、C、R、E分别代表GPS/BDS/GLONASS/GALILEO系统，分别为GPS系统X、Y、Z方向余弦向量，其余系统类似。δx、δy、δz分别为接收机坐标分量，为接收机钟差参数。假设权矩阵为W，采用最小二乘计算可得到流动站的坐标，可得：X＝(HTWH)-1HTWL在引入差分ISB后，由于该方法减少了差分定位的待估参数，与此同时观测值冗余信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种引入系统间偏差的GNSS多模组合差分定位方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1，根据非差观测模型

【技术特征摘要】
1.一种引入系统间偏差的GNSS多模组合差分定位方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1，根据非差观测模型进行双差ISB的解算，得到伪距双差模式下ISB所包含的全部内容；模型中，下标A表示测站号，上标G表示GPS系统，上标S表示BDS/GALILEO/GLONASS任一卫星导航系统，为非差伪距观测值，为卫星至测站间几何距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋军，王晓旺，原彬，杨莉娜，
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