基于GPS、GLONASS和BDS多系统的事后超快速RTK定位算法技术方案

本发明专利技术公开一种基于GPS、GLONASS和BDS多系统的事后超快速RTK定位方法，先采用Melbourne‑Wübbena组合分别求解GPS、GLONASS和BDS的基准站间的宽巷模糊度，再采用无电离层延迟组合的方法来消除基准站间的电离层延迟，然后利用固定的宽巷模糊度和无电离层组合模糊度的浮点解及协方差，恢复L1频点的双差模糊度浮点解及其协方差，解算双差整周模糊度计算大气误差，进行大气误差插值，生成改正数，进行GNSS实时周跳探测，修正对流层误差，最后利用Kalman滤波参数估计方法完成新的状态估值。本发明专利技术通过完成解算基站间整周模糊度、提取大气误差、误差插值、改正数生成、实时周跳处理、电离层延迟的消除和优化对流层模型，能够实现CORS的高精度定位服务，便于测绘人员能够获取稳定的CORS改正数据。

Post-event ultra-fast RTK location algorithm based on GPS, GLONASS and BDS multi-system

【技术实现步骤摘要】
基于GPS、GLONASS和BDS多系统的事后超快速RTK定位算法
本专利技术属于卫星定位
，具体涉及了一种基于GPS、GLONASS和BDS多系统的事后超快速RTK定位算法。
技术介绍
与常规RTK技术相比，网络RTK技术扩大了覆盖范围，提高了定位精度，降低了作业成本，减少了用户定位的初始化时间，已经逐渐成为应用最广泛的GNSS精密定位技术。但是，原有的GPS单系统网络RTK技术，高度受制于观测条件，如由于建筑物或者地形的遮挡，可视卫星的数量有限，使得用户在城市、山区等遮挡严重的地区无法获得高精度的定位结果，使其在某些时空条件下的使用受到限制。现今，随着GLONASS系统于2011年12月31日再次实现24颗卫星满星座部署，以及我国独立自主研发的BDS系统于2012年12月27日正式具备向我国及周边地区提供定位服务能力，过去单一的GPS网络RTK正逐步转变为多系统网络RTK。与原有的GPS单系统网络RTK相比，GPS、BDS和GLONASS的3系统网络RTK将极大地增加可视卫星数，可视卫星数的增加不仅能有效地增强观测卫星的图形强度、提高定位结果精度，更能提高网络RTK系统定位结果的可靠性。因此多系统集成已经成为当前网络RTK技术发展的重要趋势。随着测绘行业的不断发展，越来越多的测绘专业用户需要使用基于CORS的高精度定位服务。然而，在部分山区通讯信号无法正常获得，使得在山区作业的测绘专业人员无法获得稳定的CORS改正数据，影响正常的测绘作业。因此需要解决技术问题主要有：(1)GPS、GLONASS和BDS网络RTK基站间整周模糊度解算；(2)GPS、GLONASS和BDS多系统网络RTK改正数生成；(3)GNSS实时周跳处理；(4)对流层模型优化；技术应用实现的特色功能：(1)静态测量的快速、精确定位；(2)实现技术成果报告的自动输出；(3)解决高遮蔽定位定位问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出一种能够实现CORS高精度定位服务，便于测绘人员能够获取稳定CORS改正数据的基于GPS、GLONASS和BDS多系统的事后超快速RTK定位方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于GPS、GLONASS和BDS多系统的事后超快速RTK定位方法，包括以下步骤：步骤一，对GNSS基准站网中的基线进行解算，固定双差整周模糊度；步骤二，利用每条基线的GNSS观测值、双差整周模糊度、精确的基准站位置坐标计算每条基线的电离层延迟误差、对流层延迟误差、残余误差；步骤三，根据用户的概略坐标，插值确定用户的差分改正信息，从而为用户提供实时cm级的定位服务；步骤四，根据用户的需求，通过参数变换对用户坐标进行转换，为用户提供任意坐标系下的高精度定位结果。作为本专利技术的进一步说明，在步骤四中，对用户坐标进行转换的具体步骤如下：(1)对相互之间有旋转(小角度)、缩放、平移的2个空间直角坐标系，采用七参数模型进行其坐标转换的模拟；①观测方程设WGS84和BT68坐标系之间有七个转换参数——3个平移参数、3个旋转参数和1个尺度参数；假设，(XWGS84YWGS84ZWGS84)T为某点在WGS84坐标系下的空间直角坐标；(XBT68YBT68ZBT68)T为该点在BT68坐标系下的空间直角坐标；(ΔX0ΔY0ΔZ0)T为WGS84坐标系转换到BT68坐标系的平移参数；(ωXωYωZ)为WGS84坐标系转换到BT68坐标系的旋转参数；m为WGS84坐标系转换到BT68坐标系的尺度参数；则由WGS84坐标系转换到BT68坐标系的转换关系为：其中：②参数求解选取同时具有WGS84坐标及BT68坐标的3个以上参考点，进行最小二乘平差求解七个转换参数；计算不同基准之间的转换参数的同时，得到坐标转换残差，根据初次计算结果探测粗差坐标点，对于粗差坐标点而言，对其进行方差膨胀或直接剔除，重新进行最小二乘平差求取转换参数；③参数精度评定计算转换参数的验后中误差，作为精度评定指标；(2)对只存在平移的2个空间直角坐标系，采用三参数转换模型，这三个参数分别是X轴、Y轴和Z轴的平移参数(ΔX、ΔY、ΔZ)T；假设某点在BT68坐标系下的三维空间直角坐标为(XBT68,YBT68,ZBT68)T，在WGS84坐标系下的三维空间直角坐标为(XWGS84,YWGS84,ZWGS84)T，BT68坐标系转换到WGS84坐标系的三参数为(ΔX、ΔY、ΔZ)，则有：(3)对存在四个原始转换因子，即两个平移因子、一个旋转因子和一个尺度因子的2个空间直角坐标系，采用四参数转换模型；假设[xy]TWGS84为某点在WGS84系下的投影坐标，[xy]TBT68为该点在BT68下的投影坐标；[ΔxΔy]T为WGS84坐标系转换到BT68坐标系的平移参数；m为WGS84坐标系转换到BT68坐标系的尺度参数；则由WGS84投影坐标系转换到BT68投影坐标系的转换关系为：上述方法同样适用于WGS84、GDM2000和新Sarawak坐标系之间的相互转换。作为本专利技术的进一步说明，在步骤一中，对GNSS基准站网中的基线进行解算具体包括：1)采用Melbourne-Wübbena组合(即MW组合，宽巷相位减窄巷伪距)分别求解GPS、GLONASS和BDS的基准站间的宽巷模糊度，再使用多个历元结果进行平滑处理得到可靠的宽巷模糊度，然后利用直接取整法得到准确的宽巷双差整周模糊度；(采用Melbourne-Wübbena组合求解GPS、GLONASS和BDS的基准站间的宽巷模糊度，可以有效的消除电离层延迟，同时由于利用该组合求解宽巷模糊度时没有用到卫星坐标和卫星钟差，故利用Melbourne-Wübbena组合求解宽巷模糊度也可以消除卫星钟差和卫星轨道误差，最后该组合也不受测站坐标影响，对流层延迟、接收机钟差对载波相位观测值、伪距观测值的影响是一致的，在Melbourne-Wübbena组合中也被消除，但由于Melbourne-Wübbena组合有伪距和载波相位观测值组成，其观测噪声相对较大，所以使用多个历元结果进行平滑处理)；2)采用无电离层延迟组合的方法来消除基准站间的电离层延迟，解算模糊度实数解；其观测方程具体为：3)利用固定的宽巷模糊度和无电离层组合模糊度的浮点解及协方差，恢复基线上L1频点的双差模糊度浮点解及其协方差，再利用LAMBDA算法固定L1频点的整周模糊度；式中：N1表示L1的整周模糊度，f1和f2表示两个波段的频率，NIF表示无电离组合模糊度的浮点解，NWL表示宽巷模糊度。作为本专利技术的进一步说明，在步骤三中，根据用户的概略坐标，插值确定用户的差分改正信息具体为：首先基于平面二维坐标线性插值模型分别反距离加权内插主站和用户间的电离层误差、对流层误差和残余误差，再利用虚拟参考站技术，生成相应的GPS、GLONASS和BDS多系统网络RTK改正数，完成精密定位。所述的反距离加权内插主站和用户间的电离层误差、对流层误差和残余误差的计算公式具体为：Errv＝a1·ΔXv+a2·ΔYv；式中，Erri为基线误差，其中i∈[1,n]；ΔXi、ΔYi为基线东、北方向矢量，其中i∈[1,n]；Di为基线长，其中i∈[1,n]；a1、a2为对应的内插系数矢量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于GPS、GLONASS和BDS多系统的事后超快速RTK定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，对GNSS基准站网中的基线进行解算，固定双差整周模糊度；步骤二，利用每条基线的GNSS观测值、双差整周模糊度、精确的基准站位置坐标计算每条基线的电离层延迟误差、对流层延迟误差、残余误差；步骤三，根据用户的概略坐标，插值确定用户的差分改正信息，从而为用户提供实时cm级的定位服务；步骤四，根据用户的需求，通过参数变换对用户坐标进行转换，为用户提供任意坐标系下的高精度定位结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于GPS、GLONASS和BDS多系统的事后超快速RTK定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，对GNSS基准站网中的基线进行解算，固定双差整周模糊度；步骤二，利用每条基线的GNSS观测值、双差整周模糊度、精确的基准站位置坐标计算每条基线的电离层延迟误差、对流层延迟误差、残余误差；步骤三，根据用户的概略坐标，插值确定用户的差分改正信息，从而为用户提供实时cm级的定位服务；步骤四，根据用户的需求，通过参数变换对用户坐标进行转换，为用户提供任意坐标系下的高精度定位结果。2.根据权利要求1所述的基于GPS、GLONASS和BDS多系统的事后超快速RTK定位方法，其特征在于，在步骤四中，对用户坐标进行转换的具体步骤如下：(1)对相互之间有旋转、缩放、平移的2个空间直角坐标系，采用七参数模型进行其坐标转换的模拟；①观测方程设WGS84和BT68坐标系之间有七个转换参数——3个平移参数、3个旋转参数和1个尺度参数；假设，(XWGS84YWGS84ZWGS84)T为某点在WGS84坐标系下的空间直角坐标；(XBT68YBT68ZBT68)T为该点在BT68坐标系下的空间直角坐标；(ΔX0ΔY0ΔZ0)T为WGS84坐标系转换到BT68坐标系的平移参数；(ωXωYωZ)为WGS84坐标系转换到BT68坐标系的旋转参数；m为WGS84坐标系转换到BT68坐标系的尺度参数；则由WGS84坐标系转换到BT68坐标系的转换关系为：其中：②参数求解选取同时具有WGS84坐标及BT68坐标的3个以上参考点，进行最小二乘平差求解七个转换参数；计算不同基准之间的转换参数的同时，得到坐标转换残差，根据初次计算结果探测粗差坐标点，对于粗差坐标点而言，对其进行方差膨胀或直接剔除，重新进行最小二乘平差求取转换参数；③参数精度评定计算转换参数的验后中误差，作为精度评定指标；(2)对只存在平移的2个空间直角坐标系，采用三参数转换模型，这三个参数分别是X轴、Y轴和Z轴的平移参数(ΔX、ΔY、ΔZ)T；假设某点在BT68坐标系下的三维空间直角坐标为(XBT68,YBT68,ZBT68)T，在WGS84坐标系下的三维空间直角坐标为(XWGS84,YWGS84,ZWGS84)T，BT68坐标系转换到WGS84坐标系的三参数为(ΔX、ΔY、ΔZ)，则有：(3)对存在四个原始转换因子，即两个平移因子、一个旋转因子和一个尺度因子的2个空间直角坐标系，采用四参数转换模型；假设[xy]TWGS84为某点在W...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨翼飞，陈香萍，邱小春，朱明，周聪林，钟新颖，梁小龙，陈宣羽，
申请(专利权)人：广西壮族自治区基础地理信息中心，
类型：发明
国别省市：广西,45