一种基于非等测量方差的长基线三频模糊度解算方法技术

本发明专利技术提出了一种基于非等测量方差的长基线三频模糊度解算方法，解决了现有方法在以组合噪声最小为最优目标计算组合系数时，由于未考虑不同频点伪距噪声的差异造成组合系数并非最优以至于组合噪声较大的问题。本发明专利技术考虑了不同频点伪距噪声不同的事实，将这一条件引入到组合系数计算中，使得组合后噪声最小，在利用多历元平滑第二个和第三个组合的模糊度探测量时，减少了所需历元数，降低了对数据连续性的要求，对提高三频模糊度固定成功率进而最终提高定位精度有重大意义。

A long baseline three frequency ambiguity resolution method based on unequal measurement variance

The invention proposes a long baseline three frequency ambiguity resolution method based on unequal measurement variance, which solves the problem that the combination coefficient is not optimal when the existing method takes the minimum combination noise as the optimal target to calculate the combination coefficient, because the difference of pseudo distance noise of different frequency points is not considered, so the combination coefficient is not optimal, and the combination noise is large. The invention takes into account the fact that the pseudo distance noise of different frequency points is different, and introduces this condition into the calculation of combination coefficient, so as to minimize the noise after combination. When using multi calendar elements to smooth the second and third combination of ambiguity detection and measurement, the required number of calendar elements is reduced, the requirements for data continuity are reduced, the fixed success rate of three frequency ambiguity is improved, and finally the positioning accuracy is improved Degree is of great significance.

【技术实现步骤摘要】
一种基于非等测量方差的长基线三频模糊度解算方法
本专利技术涉及卫星导航系统高精度数据处理
，特别是涉及一种长基线条件下的三频模糊度解算方法。
技术介绍
模糊度解算是精密单点定位(PrecisePointPosition,PPP)、实时动态定位(Real-timeKinematic,RTK)等卫星导航系统高精度数据处理的基础。目前，以北斗、GPS为代表的卫星导航系统可以播发三频导航信号，三频导航信号为模糊度解算带来了信息冗余，提高了模糊度解算的成功率。长基线条件下，由于电离层空间相关性减弱，双差后电离层残差较大，因此，长基线条件下一般将伪距观测量加入到观测组合中，以满足无几何无电离层的约束。由于伪距的引入，组合后噪声较大，因此约束组合系数时，在满足无几何无电离层约束的基础上，以组合后噪声最小为约束准则。目前计算组合噪声时，一般假设三个频点上伪距噪声相同，但在实际环境中，由于接收机在不同频点的码环参数、前端带宽、多径效应等均不相同，三个频点的伪距噪声明显不同。对北斗系统，B1I和B2I上的伪距噪声明显大于B3I。对GPS系统，L1和L2上的伪距噪声明显大于L5上的伪距噪声。因此，目前在假定三个频点伪距噪声相同的前提下计算出的组合噪声并非实际的组合噪声，据此计算出的组合系数并非最优组合系数，需要考虑不同频点上伪距测量方差的差异来确定最优组合系数。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提出一种基于非等测量方差的长基线三频模糊度解算方法。通过本专利技术提供的方法，能够降低组合噪声，提供模糊度固定成功率。长基线条件下三频模糊度解算组合系数的计算一般在满足无几何无电离层约束的前提下，以组合后噪声最小为最优目标。传统方法在计算组合后噪声时，假定三个频点的伪距噪声相同，未考虑由于不同频点的码环带宽、前端带宽、多径效应等不同造成的不同频点上伪距噪声不同的事实，因此其计算出的组合系数并非真正的最优系数，由此计算出的组合噪声也并非最小。本专利技术将考虑不同频点上伪距噪声不同的事实，计算最优组合系数，降低组合噪声，提高模糊度固定成功率。为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是：一种基于非等测量方差的长基线三频模糊度解算方法，包括以下步骤：(1)卫星导航系统播发三频导航信号，给出t时刻三频导航信号其3个频点伪距以及三个频点的载波相位，提取每个频点伪距噪声；(2)计算各频点伪距噪声标准差；(3)给定第一个组合的载波系数，计算第一个组合的模糊度；(4)给定第二个组合的载波系数，计算第二个组合的模糊度；(5)给定第三个组合的载波系数，计算第三个组合的模糊度；(6)恢复三个频点的模糊度。本专利技术中，所述卫星导航系统是能够播发三频导航信号的全球定位系统。卫星导航系统可以是全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统、北斗卫星导航系统等能够播发三频导航信号的卫星导航系统。本专利技术步骤(1)中，根据公式(1)提取每个频点伪距噪声：MPind＝ρind-(a0φ1+b0φ2+c0φ3)(1)其中，MPind，其中ind＝1,2,3，为要提取的三个频点分别为f1,f2,f3频点的伪距噪声。ρind，其中ind＝1,2,3，为三个频率分别为f1,f2,f3频点伪距。φ1,φ2,φ3分别为三个频率分别为f1,f2,f3频点以米为单位的载波相位。a0,b0,c0分别为三个频率分别为f1,f2,f3频点对应的系数。公式(1)中，a0,b0,c0由公式(2)计算：其中，f1,f2,f3分别为三个频点的频率，α0,β0为引入的辅助系数，其由公式(2)可一并计算出来。本专利技术步骤(2)中，根据公式(3)计算各频点伪距噪声标准差：其中，表示计算出来的三个频点分别为f1,f2,f3频点的伪距噪声标准差。MPind为要提取的三个频点分别为f1,f2,f3频点的伪距噪声，由公式(1)进行计算。N表示用于计算伪距噪声标准差所需历元数，一般取50，h和g分别表示第几个历元。根据公式(4)计算频率分别为f1,f2的两个频点相比较于频率为f3的频点的伪距噪声标准差的放大比例：其中，为伪距噪声标准差，由公式(3)进行计算本专利技术步骤(3)中，根据公式(5)计算第一个组合的模糊度：其中，c为光速。(i,j,k)为第一个组合的载波系数，分别取为(0，-1，1)。λijk为如公式(5)所示的第一个组合的波长，由公式(6)计算：(a1,b1,c1)为伪距系数，由公式(7)计算：其中，σρ3为伪距噪声标准差，由公式(3)进行计算得到。λ1表示频点f1上的载波相位的波长，其值为c/f1。α1,β1为引入的辅助系数，其由公式(7)可一并计算出来。本专利技术步骤(4)中，根据公式(8)计算第二个组合的模糊度：其中，λmnt为第二个组合的波长，由公式(9)计算：(m,n,t)为第二个组合的载波系数，为(1，-1，0)；(i,j,k)为第一个组合的载波系数，分别取为(0，-1，1)。Nijk为第一组组合的组合后模糊度，其定义为Nijk＝iN1+jN2+kN3，N1,N2,N3分别为三个频点f1,f2,f3的模糊度，Nijk的值为由公式(5)计算得到的L1取整后的值。a2,b2,c2,d2分别为对应项的系数，由公式(10)计算：其中，α2,β2为引入的辅助系数，其由公式(10)可一并计算出来；为以米为单位的载波相位方差，取0.0009。本专利技术步骤(5)中，根据公式(11)计算第三个组合的模糊度：其中，λuvw为第三个组合的波长，由公式(12)计算：(u,v,w)为第三个组合的载波系数，为(0，1，0)；(m,n,t)为第二个组合的载波系数，为(1，-1，0)；(i,j,k)为第一个组合的载波系数，为(0，-1，1)。Nmnt为第二组组合的组合后模糊度，其定义为Nmnt＝mN1+nN2+tN3，Nmnt的值由公式(8)的结果L2在10个历元上取平均后取整得到。a3,b3,c3,d3,e3分别为对应项的系数，由公式(13)计算：α3,β3为引入的辅助系数，其由公式(13)可一并计算出来。本专利技术步骤(6)中，根据公式(14)恢复每个频点的模糊度：其中，N1,N2,N3分别为三个频率为f1,f2,f3频点的模糊度，int(L1)为公式(5)单历元取整的结果，为公式(8)对10个历元的结果取平均后取整的结果，为公式(11)对200个历元的结果取平均后取整的结果。本专利技术相比现有技术方法，具有以下明显优点：1、本专利技术考虑了不同频点伪距噪声不同的事实，并将这一事实应用到组合系数的计算过程中，降低了组合噪声2、本专利技术由于降低了组合噪声，因此在利用多历元平滑第二个和第三个组合的模糊度探测量时，减少了所需历元数，降低了对数据连续性的要求。附图说明图1是长基线条件下本专利技术三频模糊度解算框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实时方式作进一步地详细描述。参照图1，针对全球定位系统(GPS)、格洛纳斯卫星导航系统、北斗卫星导航系统等能够播发三频导航信号的卫星导航系统，本专利技术提供一种基于非等测量方差的长基线三频模糊度解算方法，包括以下步骤：(1)根据公式(1)提取每个频点伪距噪声：MPind＝ρind-(a0φ1+b0φ2+c0φ3)(1)其中，MPind为要提取的三个频率分别为f本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非等测量方差的长基线三频模糊度解算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)卫星导航系统播发三频导航信号，给出t时刻三频导航信号其3个频点伪距以及三个频点的载波相位，提取每个频点伪距噪声；(2)计算各频点伪距噪声标准差；(3)给定第一个组合的载波系数，计算第一个组合的模糊度；(4)给定第二个组合的载波系数，计算第二个组合的模糊度；(5)给定第三个组合的载波系数，计算第三个组合的模糊度；(6)恢复三个频点的模糊度。

【技术特征摘要】
1.一种基于非等测量方差的长基线三频模糊度解算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)卫星导航系统播发三频导航信号，给出t时刻三频导航信号其3个频点伪距以及三个频点的载波相位，提取每个频点伪距噪声；(2)计算各频点伪距噪声标准差；(3)给定第一个组合的载波系数，计算第一个组合的模糊度；(4)给定第二个组合的载波系数，计算第二个组合的模糊度；(5)给定第三个组合的载波系数，计算第三个组合的模糊度；(6)恢复三个频点的模糊度。2.根据权利要求1所述的基于非等测量方差的长基线三频模糊度解算方法，其特征在于，步骤(1)中，卫星导航系统是能够播发三频导航信号的全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统或北斗卫星导航系统。3.根据权利要求1所述的基于非等测量方差的长基线三频模糊度解算方法，其特征在于，步骤(1)中，根据公式(1)提取每个频点伪距噪声：MPind＝ρind-(a0φ1+b0φ2+c0φ3)(1)其中，MPind，其中ind＝1,2,3，分别为要提取的三个频率分别为f1,f2,f3频点的伪距噪声；ρind，为三个频率分别为f1,f2,f3频点伪距；φ1,φ2,φ3分别为三个频率分别为f1,f2,f3频点以米为单位的载波相位；a0,b0,c0分别为三个频率分别为f1,f2,f3频点对应的系数。4.根据权利要求3所述的基于非等测量方差的长基线三频模糊度解算方法，其特征在于，公式(1)中，a0,b0,c0由公式(2)计算：其中，f1,f2,f3分别为三个频点的频率，α0,β0均为引入的辅助系数。5.根据权利要求4所述的基于非等测量方差的长基线三频模糊度解算方法，其特征在于，步骤(2)中，根据公式(3)计算各频点伪距噪声标准差：其中：N表示用于计算伪距噪声标准差所需历元数，h和g分别表示第h个和第g个历元；根据公式(4)计算频率分别为f1,f2的两个频点相比较于频率为f3的频点的伪距噪声标准差的放大比例：6.根据权利要求5所述的基于非等测量方差的长基线三频模糊度解算方法，其特征在于，步骤(3)中，根据公式(5)计算第一个组合的模糊度...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞强，王耀鼎，刘文祥，刘哲，王飞雪，楼生强，李峥嵘，李井源，黄龙，牟卫华，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43