一种基于参数等价约化原理确定GNSS位置变化的方法技术

本发明专利技术提供一种基于参数等价约化原理确定GNSS位置变化的方法，其解决了现有GNSS位置变化方法的定位精度较低和测量效率较低的技术问题，其包括以下步骤：列出精密单点定位观测方程；基于参数等价约化原理构造等价约化方程，约化消去原始观测方程中的接收机钟差参数；验证等价观测方程中的观测量矩阵和权矩阵仍与原始观测方程的一致性；在不发生周跳的情况下，对历元间的相位观测值进行差分消除模糊度参数；对历元间差分方程进行参数求解得到两个历元间的位置变化；根据两个历元间的采样间隔，计算得到两个历元间的平均速度；本发明专利技术可广泛应用于测绘科学技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于参数等价约化原理确定GNSS位置变化的方法
本专利技术涉及测绘科学
，尤其是涉及一种基于参数等价约化原理确定GNSS位置变化的方法。
技术介绍
近年来，随着GNSS接收机性能和解算技术的不断发展进步，GNSS精确定位方法取得了系列进步，其应用领域也得到了极大拓展，GNSS测量技术作为GNSS精确定位方法的重要应用之一，GNSS测量技术中GNSS单点定位应用只需要一台GNSS接收机即可实现快速测量定位，但其定位精度不高，通常只能达到米级定位精度。精密单点定位是利用高精度的GNSS卫星星历和卫星钟差以及单台接收机的双频载波相位观测值进行定位，现有技术采用精密单点定位的方式提高GNSS测量过程中的精度，然而现有精密单点定位的模型中，未知参数较多，对未知参数求解也较为复杂，数据处理占用计算机资源较大，也严重影响了测量效率。
技术实现思路
本专利技术就是针对现有GNSS位置变化方法的定位精度较低和测量效率较低的技术问题，提供一种定位精度和测量效率较高的基于参数等价约化原理确定GNSS位置变化的方法。为此，本专利技术中确定GNSS位置变化的方法，包括以下步骤：步骤1：列出精密单点定位观测方程；步骤2：基于参数等价约化原理构造等价约化方程，约化消去原始观测方程中的接收机钟差参数；步骤3：验证等价观测方程中的观测量矩阵和权矩阵仍与原始观测方程的一致性；步骤4：在不发生周跳的情况下，对历元间的相位观测值进行差分消除模糊度参数；步骤5：对历元间差分方程进行参数求解得到两个历元间的位置变化；步骤6：根据两个历元间的采样间隔，计算得到两个历元间的平均速度。优选的，列出精密单点定位观测方程，具体为：采用载波相位无电离层组合的观测方程，形式如下:优选的，列出精密单点定位观测方程，具体为：对观测方程进行线性化，表示为：V＝CX-L,P优选的，列出精密单点定位观测方程，具体为：将观测方程写成分块矩阵形式，表示为：P优选的，列出精密单点定位观测方程，具体为：由分块矩阵得出分块法方程，表示为：优选的，约化消去原始观测方程中的接收机钟差参数，具体为：根据参数等价约化原理，对分块法方程进行参数等价约化，消去接收机钟差参数，表示为：优选的，验证观测方程的一致性，具体为：则M2和R2可表示成M2＝BTP(I-J)B＝BTP(I-J)(I-J)B＝BTP(I-J)TP(I-J)BR2＝BTP(I-J)L＝BT(I-J)TPL得到的等价观测方程可以表示为如下形式：U2＝(I-J)BX2-L,P定义于是有U2＝D2X2-L,P优选的，对历元间的相位观测值进行差分消除模糊度参数，具体为：对坐标参数、对流层参数和模糊度参数在历元i以及i-1的观测方程组成历元间差分，得到：优选的，求解得到两个历元间的位置变化，具体为：定义则P其中，忽略此项，则可以简化为P优选的，计算得到两个历元间的平均速度，具体为：根据两个历元间的采样间隔，计算得到两个历元间的平均速度：本专利技术通过采用无电离层组合模型消除电离层延迟对定位的影响，无模糊度模型可以通过对相邻两历元相位观测值的差分消除相位模糊度，求解相邻历元间的位置差；通过历元间差分避免了模糊度的求解，大大降低了未知参数的个数，也明显地降低了对计算机资源的要求；通过两个相邻历元间的位置差，同时根据两个历元间的采样间隔，即可以进一步计算得到两个历元间的平均速度，有效的提高了计算效率。具体实施方式下面详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术提供一种基于参数等价约化原理确定GNSS位置变化的方法，其包括以下步骤：步骤1：常规的非差精密单点定位通常采用载波相位无电离层组合的观测方程，形式如下：式中，ΦIF表示载波相位的无电离层组合观测值，f1和f2表示双频观测值的两个不同频率值，ρ为测站与卫星的几何距离，dt表示接收机钟差，dtrop表示对流层延迟，dmIF和δmIF表示包括相对论效应、潮汐、硬件延迟等误差项的改正，λ为组合后的载波波长，N为无电离层组合模糊度，表示载波相位无电离层组合观测值的噪声误差。对观测方程(1)进行线性化后可表示为V＝CX-L,P(2)其中，L为观测值矩阵，C为观测系数阵，X为待估参数矩阵，包括坐标参数、接收机钟差参数、对流层延迟参数和模糊度参数，V是观测值残差矩阵，P为观测值权阵。将观测方程(2)中的参数X分成两类X1和X2，则分类后的观测方程可以写成分块矩阵形式如下：其中，X1表示接收机钟差参数，X2表示坐标参数、对流层参数和模糊度参数，A和B分别为两类参数对应的观测系数矩阵。由式(3)得到的分块法方程如下：其中，B1＝ATPL,B2＝BTPL(6)步骤2：根据参数等价约化原理，对式(4)进行参数等价约化，消去接收机钟差参数X1，可得其中，从式(7)可以得到，M2X2＝R2(10)步骤3：验证观测方程的一致性，具体为，定义则M2和R2可表示成M2＝BTP(I-J)B＝BTP(I-J)(I-J)B＝BTP(I-J)TP(I-J)B(12)R2＝BTP(I-J)L＝BT(I-J)TPL(13)所以得到式(10)的等价观测方程可以表示为如下形式：U2＝(I-J)BX2-L,P(14)定义于是有U2＝D2X2-L,P(16)式(16)即为消去接收机钟差参数后的等价观测方程，其中观测量矩阵L和权矩阵P保持与原始观测方程(3)一致。步骤4：从式(1)可以看出，在不发生周跳的情况下，对历元间的相位观测值进行差分可以消除模糊度参数，式(16)中，X2表示坐标参数、对流层参数和模糊度参数，对其在历元i以及i-1的观测方程组成历元间差分，得到步骤5：对历元间差分方程进行参数求解得到两个历元间的位置变化，定义则式(17)可以表示为其中，若忽略此项，式(19)可以简化为式(20)中，只包括三维坐标，表示两个历元间的位置差。通过对式(20)进行参数求解可以得到两个历元间的位置变化。步骤6：根据两个历元间的采样间隔，即可以进一步计算得到两个历元间的平均速度：式(21)中，表示两个历元间的平均速度，dti表示两个历元间的采样间隔。惟以上所述者，仅为本专利技术的具体实施例而已，当不能以此限定本专利技术实施的范围，故其等同组件的置换，或依本专利技术专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本专利技术权利要求书涵盖之范畴。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于参数等价约化原理确定GNSS位置变化的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：列出精密单点定位观测方程；/n步骤2：基于参数等价约化原理构造等价约化方程，约化消去原始观测方程中的接收机钟差参数；/n步骤3：验证等价观测方程中的观测量矩阵和权矩阵仍与原始观测方程的一致性；/n步骤4：在不发生周跳的情况下，对历元间的相位观测值进行差分消除模糊度参数；/n步骤5：对历元间差分方程进行参数求解得到两个历元间的位置变化；/n步骤6：根据两个历元间的采样间隔，计算得到两个历元间的平均速度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于参数等价约化原理确定GNSS位置变化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：列出精密单点定位观测方程；
步骤2：基于参数等价约化原理构造等价约化方程，约化消去原始观测方程中的接收机钟差参数；
步骤3：验证等价观测方程中的观测量矩阵和权矩阵仍与原始观测方程的一致性；
步骤4：在不发生周跳的情况下，对历元间的相位观测值进行差分消除模糊度参数；
步骤5：对历元间差分方程进行参数求解得到两个历元间的位置变化；
步骤6：根据两个历元间的采样间隔，计算得到两个历元间的平均速度。


2.根据权利要求1所述的基于参数等价约化原理确定GNSS位置变化的方法，其特征在于所述步骤1通过以下方式实现，具体为：采用载波相位无电离层组合的观测方程，形式如下:





3.根据权利要求2所述的基于参数等价约化原理确定GNSS位置变化的方法，其特征在于所述步骤1通过以下方式实现，具体为：对观测方程进行线性化，表示为：
V＝CX-L,P。


4.根据权利要求3所述的基于参数等价约化原理确定GNSS位置变化的方法，其特征在于所述步骤1通过以下方式实现，具体为：将观测方程写成分块矩阵形式，表示为：





5.根据权利要求4所述的基于参数等价约化原理确定GNSS位置变化的方法，其特征在于所述步骤1通过以下方式实现，具体为：由分块矩阵得出分块法方程，表示为：


6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许艳，许佳，蒋春华，江楠，刘广盛，王飞，孙张振，许国昌，
申请(专利权)人：威海欧瑞亚信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37