一种基于对流层先验信息约束的高落差山区GNSS高精度快速网解方法技术

本发明专利技术提供了一种基于对流层先验信息约束的高落差山区GNSS高精度快速网解方法，包括如下步骤：步骤一、解算具有长时观测时间的地面点的三维空间坐标和每小时天顶对流层延迟信息；步骤二、基于无电离层组合估计与落差高点同步时间段的双差方程中大落差高点的天顶对流层延迟参数；步骤三、将大落差高点和地面点对流层天顶延迟值作为初始值，编制约束条件方程信息文件；步骤四、将步骤三的初始值进行约束，解算并固定整周模糊度；步骤五、估计大落差高点位置参数与天顶对流层延迟参数值；步骤六、将步骤五解算的基线信息文件进行平差；该方法提高落差高点快速定位结果的精度，满足高落差区域高点GNSS快速定位的厘米级需求。落差区域高点GNSS快速定位的厘米级需求。落差区域高点GNSS快速定位的厘米级需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于对流层先验信息约束的高落差山区GNSS高精度快速网解方法


[0001]本专利技术属于大地测量
，具体涉及一种基于对流层先验信息约束的高落差山区GNSS高精度快速网解方法。

技术介绍

[0002]随着GNSS技术的飞速进步和应用普及，它在我国传统大地测量、工程测量的应用已越来越重要。当前，利用GPS、北斗、伽利略、格洛纳斯等卫星进行快速测量已成为城市及山区测量的重要应用。随着卫星导航定位基准站的快速发展，目前我国国家、省市、行业共建的基准站规模已达到6000 站左右，卫星导航定位基准站已经是建立和维持区域高精度、动态、地心三维坐标框架的现代基础设施，是实现我国现代测绘基准的动态维持，这些 GNSS连续运行基准站的数据为区域快速高精度数据处理提供了相对准确的大气信息。
[0003]在山区高落差的高精度GNSS数据处理中，为了能够保证一定的定位精度，必须对与空间相关的各种误差源予以消除，如大气延迟偏差和轨道偏差进行削弱或者消除。随着地面跟踪站数据增加，卫星动力学模型更加科学，在双差定位中轨道对定位的影响已越来越小。在高落差山区事后快速定位中，主要的影响因素是对流层的影响。如何处理对流层的影响是GNSS精密快速定位的前提。
[0004]目前，对流层延迟改正的主要的技术方法为：一是直接采用经验模型进行估计，对流层模型有基于实测气象参数的Sasstamoninen等，有基于大气数值模式建立的模型GPT系列、IGGtrop系列等。二是采用参数估计，将对流层湿延迟作为待估参数，利用方程求解。三是直接采用探空资料获取高精度的对流层延迟值作为参数真值。基于双差模型定位时，常利用参数估计的方法消除或者削弱对流层延迟的影响。
[0005]由于高海拔区域气候条件复杂，缺少实测的气象资料，传统经验模型主要基于大气数值模式构建，计算的天顶对流层延迟(Zenith TroposphericDelay,ZTD)也都存在一定的模型整体偏差。因此，落差高点GNSS双差网解需要较长的观测时间提升对流层延迟估计精度，确定落差高点的大地高。然而，高山峰顶观测环境恶劣，难以进行长时间的GNSS观测。同时，高落差造成基线两端对流层延迟差值大，无法通过传统的双差观测值削弱对流层延迟以满足厘米级的定位需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于对流层先验信息约束的高落差山区GNSS 高精度快速网解方法，包括如步骤：
[0007]步骤一、基于双差网解模式或精密单点定位(PPP)模式解算具有长时观测时间的地面点的三维空间坐标和每小时天顶对流层延迟信息；
[0008]步骤二、将高精度的先验天顶对流层延迟信息和地面点的三维空间坐标作为约束条件，基于无电离层组合估计与落差高点同步时间段的双差方程中大落差高点的天顶对流
层延迟参数；
[0009]步骤三、将大落差高点和地面点对流层天顶延迟值作为初始值，编制约束条件方程信息文件；
[0010]步骤四、将步骤三的初始值进行约束，基于模糊度搜索策略(通常根据控制的平均边长选取合适的模糊度解算策略，常用的有SIGMA与QIF策略)，解算并固定整周模糊度；
[0011]步骤五、将固定的整周模糊度回代到方程中，估计大落差高点位置参数与天顶对流层延迟参数值；
[0012]步骤六、将上一步解算的基线信息文件进行平差，即采用约束平差方法约束地面点坐标获取大落差高点的最终三维空间坐标及点位精度。
[0013]进一步的，所述步骤一、基于双差网解模式或精密单点定位(PPP)模式解算具有长时观测时间的地面点的三维空间坐标和每小时天顶对流层延迟信息,首先选取该区域周围500km以外的IGS基准站或者稳定的国家或者省级连续运行基准站，将其与该区域的长时间观测地面点联合起来作为该区域对流层信息获取的基础气象参数控制网；其次对该区域的基准站采用高精度GNSS双差模型解算软件GAMIT软件或者BERNESE求解长时观测地面点的每小时天顶对流层延迟数值和对应的精度信息；
[0014]采用双差模型进行求解天顶对流层延迟时，观测方程采用消除电离层 (L3)的观测方程，具体解算模型见公式(1)至公式(2)；
[0015]GNSS同步观测网采用双差模型基线解算时，双差方程可表示为：
[0016][0017]当采用无电离层组合(L3组合)时双差观测方程可表示为：
[0018][0019]式(1)、(2)中，上标i、j和下标r、s分别代表给定的接收机和卫星；为站星几何距离；为双差电离层延迟；为双差对流层延迟；为双差对流层延迟；是测站r、s观测到卫星i、j的无电离层组合载波和伪距双差观测值；为双差无电离层组合模糊度；λ1为L1频率的波长；
[0020]在计算地面点天顶对流层延迟时，基线解算的主要参数设置：
[0021](1)卫星轨道:采用IGS混合精密星历或者其他国际分析中心的混合精密星历；
[0022](2)卫星截止高度角：10
°
；
[0023](3)历元间隔：根据观测时长，采用最小采样间隔5s的整数倍；
[0024](4)观测值类型：消除电离层后的组合观测值；
[0025](5)对流层模型改正模型：采用Sasstamoninen模型与全球气压气温模型进行改正(GPT、GPT2、GPT3)；
[0026](6)太阳辐射压改正：BERNE模型；
[0027](7)对流层延迟模型：采用一阶高斯
‑
马尔可夫随模型进行参数估计；
[0028](8)基线解算坐标约束：起算点水平方向给于5cm、垂直方向给于10cm 的约束，待解算点给于水平与垂直方向10m的约束；
[0029](9)固体潮模型：IERS2010；
[0030](10)海潮模型：FES系列海潮模型(FES2004)；
[0031](11)对流层映射函数模型：VMF1；
[0032](12)天顶延迟参数个数：25(每小时估计1次)。
[0033]进一步的，所述步骤二、将高精度的先验天顶对流层延迟信息和地面点的三维空间坐标作为约束条件，基于无电离层组合估计与落差高点同步时间段的双差方程中大落差高点的天顶对流层延迟参数；
[0034]主要流程为：
[0035](1)首先，将具有长时间观测的地面点与高落差山区山顶点的同步观测数据组合成区域联测网；
[0036](2)其次，以第一步基线解算的参数设置进行区域网数据处理，采用无电离层组合方程进行参数估计时，对已获得天顶对流层延迟的地面点引入附加条件约束，而后进行大落差高点三维空间位置坐标参数与对流层参数的估计；
[0037]在参数估计中附加约束模型为：
[0038]ΔZTD
r
＝ZTD
r
+ε
r，VZTD
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0039]式(3)中，地面点r为天顶对流层延本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于对流层先验信息约束的高落差山区GNSS高精度快速网解方法，其特征在于，包括如步骤：步骤一、基于双差网解模式或精密单点定位(PPP)模式解算具有长时观测时间的地面点的三维空间坐标和每小时天顶对流层延迟信息；步骤二、将高精度的先验天顶对流层延迟信息和地面点的三维空间坐标作为约束条件，基于无电离层组合估计与落差高点同步时间段的双差方程中大落差高点的天顶对流层延迟参数；步骤三、将大落差高点和地面点对流层天顶延迟值作为初始值，编制约束条件方程信息文件；步骤四、将步骤三的初始值进行约束，基于模糊度搜索策略，解算并固定整周模糊度；步骤五、将固定的整周模糊度回代到方程中，估计大落差高点位置参数与天顶对流层延迟参数值；步骤六、将步骤五解算的基线信息文件进行平差，即采用约束平差方法约束地面点坐标获取大落差高点的最终三维空间坐标及点位精度。2.如权利要求1所述的一种基于对流层先验信息约束的高落差山区GNSS高精度快速网解方法，其特征在于：所述步骤一、基于双差网解模式或精密单点定位(PPP)模式解算具有长时观测时间的地面点的三维空间坐标和每小时天顶对流层延迟信息,首先选取该区域周围500km以外的IGS基准站或者稳定的国家或者省级连续运行基准站，将其与该区域的长时间观测地面点联合起来作为该区域对流层信息获取的基础气象参数控制网；其次对该区域的基准站采用高精度GNSS双差模型解算软件GAMIT软件或者BERNESE求解长时观测地面点的每小时天顶对流层延迟数值和对应的精度信息；采用双差模型进行求解天顶对流层延迟时，观测方程采用消除电离层(L3)的观测方程，具体解算模型见公式(1)至公式(2)；GNSS同步观测网采用双差模型基线解算时，双差方程可表示为：当采用无电离层组合(L3组合)时双差观测方程可表示为：式(1)、(2)中，上标i、j和下标r、s分别代表给定的接收机和卫星；为站星几何距离；为双差电离层延迟；为双差对流层延迟；为双差对流层延迟；是测站r、s观测到卫星i、j的无电离层组合载波和伪距双差观测值；为双差无电离层组合模糊度；λ1为L1频率的波长；
在计算地面点天顶对流层延迟时，基线解算的主要参数设置：(1)卫星轨道:采用IGS混合精密星历或者其他国际分析中心的混合精密星历；(2)卫星截止高度角：10
°
；(3)历元间隔：根据观测时长，采用最小采样间隔5s的整数倍；(4)观测值类型：消除电离层后的组合观测值；(5)对流层模型改正模型：采用Sasstamoninen模型与全球气压气温模型进行改正(GPT、GPT2、GPT3)；(6)太阳辐射压改正：BERNE模型；(7)对流层延迟模型：采用一阶高斯
‑
马尔可夫随模型进行参数估计；(8)基线解算坐标约束：起算点水平方向给于5cm、垂直方向给于10cm的约束，待解算点给于水平与垂直方向10m的约束；(9)固体潮模型：IERS2010；(10)海潮模型：FES系列海潮模型(FES2004)；(11)对流层映射函数模型：VMF1；(12)天顶延迟参数个数：25(每小时估计1次)。3.如权利要求1所述的一种基于对流层先验信息约束的高落差山区GNSS高精度快速网解方法，其特征在于：所述步骤二、将高精度的先验天顶对流层延迟信息和地面点的三维空间坐标作为约束条件，基于无电离层组合估计与落差高点同步时间段的双差方程中大落差高点的天顶对流层延迟参数；主要流程为：(1)首先，将具有长时间观测的地面点与高落差山区山顶点的同步观测数据组合成区域联测网；(2)其次，以第一步基线解算的参数设置进行区域网数据处理，采用无电离层组合方程进行参数估计时，对...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋光伟，王斌，王盼龙，孙洋洋，王延伟，
申请(专利权)人：自然资源部大地测量数据处理中心，
类型：发明
国别省市：