一种基于改正系统间偏差的多系统组合RTK模型的定位方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于改正系统间偏差的多系统组合RTK模型的定位方法，首先将基准站和流动站原始的伪距和相位观测值进行系统内和系统间差分，组成系统内和系统间双差观测方程并进行参数估计得到伪距和相位差分系统间偏差(DISB)；然后对DISB进行先验校正来提高系统间差分定位模型的强度，从而提升多GNSS RTK的准确性、统一性和可用性，通过进行参数估计，完成基线解算和模糊度固定，并基于基准站的准确坐标，获得流动站的定位结果。本发明专利技术方法通过系统间差分原理，有效地削弱了部分共性误差，增加了组合观测量，提高了参数求解强度和冗余度；同时有效地消除了接收机钟差参数，可以得到高精度的测站位置。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改正系统间偏差的多系统组合RTK模型的定位方法
本专利技术涉及卫星导航
，具体是涉及一种基于改正系统间偏差的多系统组合RTK模型的定位方法。
技术介绍
系统间偏差(Inter-SystemBiases,ISB)与多频多模全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS)的数据处理密切相关；ISB除系统时空基准差异外，主要由硬件延迟组成，由GNSS设备中的不同信号路径产生，这取决于接收机内部的相关性。如果可以合理处理GNSS差分观测的系统间偏差(DifferentialInter-SystemBiases,DISB)，那么使用系统间差分模型可以获得最大化冗余，这对于在严苛观测环境中的差分精密定位至关重要，例如城市地区信号很容易被高层建筑或树木遮挡。由此可见，对DISB的改正处理有利于提高系统间差分定位模型的强度，从而提升多GNSSRTK的准确性、统一性和可用性，对于多GNSS兼容与互操作具有重要价值，因此，提供一种能够改正系统间偏差的多系统组合模型及方法对于定位测站等具有重要意义。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于改正系统间偏差的多系统组合RTK模型的定位方法，通过系统间差分原理，有效地削弱了部分共性误差，增加了组合观测量，提高了参数求解强度和冗余度；同时有效地消除了接收机钟差参数，可以得到高精度的测站位置。本专利技术的技术方案是：一种基于改正系统间偏差的多系统组合RTK模型的定位方法，首先将基准站和流动站原始的伪距和相位观测值进行系统内和系统间差分，组成系统内和系统间双差观测方程并进行参数估计得到伪距和相位差分系统间偏差；然后对DISB进行先验校正来提高系统间差分定位模型的强度，从而提升多GNSSRTK的准确性、统一性和可用性，具体包括以下步骤：步骤一，数据获取：获取基准站和流动站GNSS伪距和相位观测值、GNSS卫星星历以及基准站准确坐标，基于GNSS卫星星历，对获得的GNSS伪距和相位观测值进行数据质量检查、粗差剔除，删除无卫星星历或观测值不完整的数据，得到干净的数据；步骤二，观测值差分处理：对于两个独立的GNSS系统，选定某一个系统的某颗卫星作为参考卫星，与该系统内的其他卫星进行差分形成系统内差分观测值，与另外一个系统的每颗卫星进行差分形成系统间差分观测值，并组成GNSS系统内和系统间双差观测方程；步骤三，差分系统间偏差(DISB)估计模型建立：根据系统内和系统间差分观测值，建立DISB实时估计模型，采用高度角和观测值噪声确定随机模型，采用最小二乘平差方法进行估计，估计出伪距和相位双差系统间偏差；步骤四，DISB改正的RTK定位：在系统间差分的RTK定位模型中，将估计出来的伪距和相位DISB作为先验信息，对系统间差分观测值进行改正，然后再进行参数估计，完成基线解算和模糊度固定，并基于基准站的准确坐标，获得流动站的定位结果。进一步地，所述步骤二中两个独立的GNSS系统分别记作A系统和B系统，所述GNSS系统内和系统间双差观测方程分别如下所示：1)GNSS系统内双差观测方程：GNSS系统A系统内双差伪距和相位观测方程分别表示为：其中，P和Φ分别表示以米为单位的伪距和相位观测值；下标b和r分别表示基准站和用户站；下标表示观测值频率；A表示GNSS系统；1A表示在A系统中选择的参考卫星；表示站星双差运算符，ρ表示卫星和接收机天线间的站星几何距离；λ表示载波频率的波长；N表示以周为单位的整数模糊度；ε和e分别表示伪距和相位中的测量噪声、多径误差以及未建模误差之和；2)GNSS系统间双差观测方程：GNSS系统A系统和B系统的系统间双差伪距和相位观测方程分别表示为：其中，表示系统间差分伪距偏差(codedifferentialinter-systembiases,DISCB)，表示系统间差分相位偏差(phasedifferentialinter-systembiases,DISPB)。其中，IFCB表示伪距频间偏差；δ和表示相位中的硬件延迟和初始相位偏差；1B表示选取的B系统参考卫星。进一步地，所述步骤三中采用高度角和观测噪声确定随机模型，其具体形式为：其中σ(θ)表示非差观测值的标准差；θ表示卫星高度角；σ0表示天顶方向的非差观测值的标准差,各个频点天顶方向的伪距和相位观测值的标准差分别取0.3m和3mm；GPS、BDS、Galileo同类观测值的标准差与GLONASS观测值的标准差的比值设置为1:1.5。更进一步地，所述步骤三中建立DISB实时估计模型的具体形式为：根据GNSS系统的A系统和B系统的双频伪距和相位观测值，建立DISB实时估计模型：其中，P和Φ分别表示以米为单位的伪距和相位观测值；下标b和r分别表示基准站和用户站；1A表示A系统的参考卫星；sA表示A系统的非参考卫星；1B表示B系统的参考卫星；sB表示B系统的非参考卫星；表示A系统观测值频率(i＝1,2)；表示B系统观测值频率(i＝1,2)；表示系统A和B的系统间差分伪距偏差；表示系统A和B的系统间差分相位偏差；ρ表示卫星和接收机天线间的站星几何距离；λ表示载波频率的波长；N表示以周为单位的整数模糊度；ε和e分别表示伪距和相位中的测量噪声、多径误差以及未建模误差之和。对应的误差方程可以表示为：其中，V代表残差向量；A是设计矩阵；I是单位矩阵；0是零矩阵；X是基线分量参数(ΔXr，ΔYr，ΔZr)；N是双差模糊度参数；L是常数项。进一步地，所述步骤四中所述系统间差分的RTK定位模型的具体形式为：其中，表示系统A和B的系统间差分伪距偏差改正数；表示系统A和B的系统间差分相位偏差改正数。对应的误差方程可以表示为：其中，V代表残差向量；A是设计矩阵；I是单位矩阵；0是零矩阵；X是基线分量参数(ΔXr，ΔYr，ΔZr)；λ表示载波频率的波长；N是双差模糊度参数；L是常数项；表示系统A和B的系统间差分伪距偏差改正数；表示系统A和B的系统间差分相位偏差改正数。本专利技术的有益效果是:(1)本专利技术采用基于改正系统间偏差的多系统组合RTK模型的定位方法，可以有效减弱共性误差，增加观测量，提高参数求解的强度和性能；通过系统差分原理可以消除一些诸如多路径、接收机钟差、模型偏差等共性误差，同时通过观测值差分组合，增加了观测量，提高了参数求解的模型强度和参数估计性能。(2)本专利技术采用基于改正系统间偏差的多系统组合RTK模型的定位方法，可以在严苛的观测条件下，亦可以实现高精度的相对定位；相对于传统系统内差分模型，某一系统必须观测到4颗及以上卫星，才可以组成3组双差观测方程进行参数求解，本专利技术在极端苛刻的条件下(单系统观测的卫星数量均少于4颗，但多系统卫星总数量大于等于4颗，也可以组成3组双差观测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改正系统间偏差的多系统组合RTK模型的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一，数据获取：获取基准站和流动站GNSS伪距和相位观测值、GNSS卫星星历以及基准站准确坐标，基于GNSS卫星星历对GNSS伪距和相位观测值进行处理；/n步骤二，观测值差分处理：对于两个独立的GNSS系统，选定某一个系统的某颗卫星作为参考卫星，与该系统内的其他卫星进行差分形成系统内差分观测值，与另外一个系统的每颗卫星进行差分形成系统间差分观测值，并组成GNSS系统内和系统间双差观测方程；/n步骤三，差分系统间偏差(DISB)估计模型建立：根据系统内和系统间差分观测值，建立DISB实时估计模型，采用高度角和观测值噪声确定随机模型，采用最小二乘平差方法进行估计，估计出伪距和相位双差系统间偏差；/n步骤四，DISB改正的RTK定位：在系统间差分的RTK定位模型中，将估计出来的伪距和相位DISB作为先验信息，对系统间差分观测值进行改正，然后再进行参数估计，完成基线解算和模糊度固定，并基于基准站的准确坐标，获得流动站的定位结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于改正系统间偏差的多系统组合RTK模型的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，数据获取：获取基准站和流动站GNSS伪距和相位观测值、GNSS卫星星历以及基准站准确坐标，基于GNSS卫星星历对GNSS伪距和相位观测值进行处理；
步骤二，观测值差分处理：对于两个独立的GNSS系统，选定某一个系统的某颗卫星作为参考卫星，与该系统内的其他卫星进行差分形成系统内差分观测值，与另外一个系统的每颗卫星进行差分形成系统间差分观测值，并组成GNSS系统内和系统间双差观测方程；
步骤三，差分系统间偏差(DISB)估计模型建立：根据系统内和系统间差分观测值，建立DISB实时估计模型，采用高度角和观测值噪声确定随机模型，采用最小二乘平差方法进行估计，估计出伪距和相位双差系统间偏差；
步骤四，DISB改正的RTK定位：在系统间差分的RTK定位模型中，将估计出来的伪距和相位DISB作为先验信息，对系统间差分观测值进行改正，然后再进行参数估计，完成基线解算和模糊度固定，并基于基准站的准确坐标，获得流动站的定位结果。


2.如权利要求1所述的一种基于改正系统间偏差的多系统组合RTK模型的定位方法，其特征在于，所述步骤二中两个独立的GNSS系统分别记作A系统和B系统，所述GNSS系统内和系统间双差观测方程分别如下所示：
1)GNSS系统内双差观测方程：
GNSS系统A系统内双差伪距和相位观测方程分别表示为：






其中，P和Φ分别表示以米为单位的伪距和相位观测值；下标b和r分别表示基准站和用户站；下标表示观测值频率；A表示GNSS系统；1A表示在A系统中选择的参考卫星；表示站星双差运算符，ρ表示卫星和接收机天线间的站星几何距离；λ表示载波频率的波长；N表示以周为单位的整数模糊度；ε和e分别表示伪距和相位中的测量噪声、多径误差以及未建模误差之和；
2)GNSS系统间双差观测方程：
GNSS系统A系统和B系统的系统间双差伪距和相位观测方程分别表示为：






其中，表示系统间差分伪距偏差(codedifferentialinter-systembiases,DISCB)，表示系统间差分相位偏差(phasedifferentialinter-systembiases,DISPB)；






其中，IFCB表示伪距频间偏差；δ和表示相位中的硬件延迟和初始相位偏差；1B表示选取的B系统参考卫星。


3.如权利要求1所述的一种基于改正系统间偏差的多系统组合RT...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂锐，卢晓春，刘金海，张睿，韩军强，范丽红，张鹏飞，
申请(专利权)人：中国科学院国家授时中心，
类型：发明
国别省市：陕西;61