基于PPP的短距离大高差NRTK对流层延迟改正方法技术

本发明专利技术公开了一种基于PPP的短距离大高差NRTK对流层延迟改正方法。它包括如下步骤，步骤一：基于实时RTS改正数和广播星历，生成实时精密星历；步骤二：基于基准站、观测站和实时精密星历，采用PPP方法，估计得到实时高精度对流层延迟；步骤三：根据流动站的概略位置，基于多基准站，利用步骤二得到的高精度实时对流层延迟，采用插值或高程归算的方法，得到流动站处的对流层延迟。本发明专利技术解决了网络RTK精度低的问题；具有在短距离大高差情形下提高网络RTK精度的优点。精度的优点。精度的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于PPP的短距离大高差NRTK对流层延迟改正方法


[0001]本专利技术涉及一种基于PPP的短距离大高差NRTK对流层延迟改正方法。

技术介绍

[0002]短距离大高差NRTK（netwrok real
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time kinematic positioning，网络RTK）中，由于卫星和接收机轨道误差、钟差、电离层误差已通过双差消除或削弱，而大高差环境下，对流层差异较大，因此对流层延迟是主要的误差源；已有的RTK对流层延迟处理方法有两种：（1）忽略；（2）采用对流层延迟模型改正；如前所述，对流层差异较大，采用忽略的方法只会将对流层延迟残余误差引入观测方程，造成精度较差或无法得到固定解（现有技术在短距离大高差可能无法得到固定解，或得到固定解但精度低于10cm或更差）。采用高精度的对流层延迟模型改正时，可以在一定程度上计算出残余对流层延迟误差，提高定位精度；对流层延迟模型一般有两种，分别为经验对流层延迟模型和基于实测气象参数的对流层延迟模型；经验对流层延迟模型精度较低，实测气象参数的对流层模型依赖地表实测气象参数；明显地，在没有实测气象观测时，对流层延迟精度较低；因此，开发一种在没有实测气象观测时、提高对流层延迟精度的短距离大高差网络RTK对流层延迟改正方法很有必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了提供一种基于PPP的短距离大高差NRTK对流层延迟改正方法，为一种基于PPP(precise point positioning,精密单点定位)的短距离大高差网络RTK对流层延迟改正方法，通过提高对流层延迟精度，在短距离大高差情形下提高网络RTK精度，解决网络RTK精度低的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：基于PPP的短距离大高差NRTK对流层延迟改正方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：基于实时RTS改正数和广播星历，生成实时精密星历；步骤二：基于基准站、观测站和实时精密星历，采用PPP方法，估计得到实时高精度对流层延迟；步骤三：根据流动站的概略位置，基于多基准站，利用步骤二得到的高精度实时对流层延迟，采用插值或高程归算的方法，得到流动站处的对流层延迟。
[0005]在上述技术方案中，采用PPP方法估计得到实时高精度对流层延迟，具体包括如下步骤：PPP无电离层组合的相位和伪距观测值方程为：
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（1）
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（2）
其中，
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（3）上式（1）、（2）、（3）中：P3和 L3分别为无电离层组合伪距和相位观测值；为卫星与测站之间的几何距离；和分别为接收机和卫星钟差；为对流层延迟，和分别为宽巷和窄巷波长。和分别为无电离层相位硬件延迟和无电离层伪距硬件延迟，为光速， 和分别为两个波段对应的频率值；和为两个频率码硬件延迟，和为两个频率对应的波长，为无电离层组合模糊度参数；和为无电离层组合伪距和相位误差；线性化后对应的误差方程为
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（4）其中， （5）
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（6）
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（7）上式（5）、（6）、（7）中：P3和 L3表示无电离层组合的伪距和相位观测值；为卫星与测站之间的几何距离；为光速；为接收机钟差；为对流层延迟；为窄项波长；无电离层组合模糊度；表示接收机的坐标初始值； 表示卫星i的坐标；为对流层延迟投影函数；为接收机坐标改正数；为天顶对流层延迟改正数；为无电离层组合硬件延迟；以上符号中，上标表示卫星号，下标为0的均为该项初始值； 一般对对流层延迟中的静力学延迟和湿延迟分别处理，其中静力学延迟采用模型计算的方法，静力学延迟通常利用Sasstamonen模型计算
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（8）上式（8）中：p为大气压；h为测站高；为纬度；静力学延迟中不准确的部分，大部分会被湿延迟参数吸收。
[0006]在上述技术方案中，在步骤三中，采用高程归算方法得到流动站处的对流层延迟，具体包括如下步骤：利用PPP方法可以得到各站天顶对流层延迟，一般认为，对流层延迟符合高程归算函数，如
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（9）上式（9）中：，和为常数，需要事先估计，为对流层延迟，为对应的高程；
将各基准站天顶对流层延迟和高程h代入上式，得到上述式中的常数项，和等待估参数；任意高程h代入上式，即可得到此高程的天顶对流层延迟。
[0007]在上述技术方案中，采用步骤三得到的流动站处的对流层延迟，消除对流层延迟误差，具体包括如下步骤：步骤31：计算虚拟基准站对流层延迟；步骤32：计算虚拟基准站与基准站之间的双差（斜路径）对流层延迟；
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（10）上式（10）中：为卫星s到基准站m的斜路径对流层延迟；为卫星s到基准站n的斜路径对流层延迟；为卫星k到基准站m的斜路径对流层延迟；为卫星k到基准站n的斜路径对流层延迟；步骤33：计算虚拟基准点处的双差伪距观测值和双差相位观测值：
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（11）上式（11）中：和为双差伪距观测值和相位观测值；为虚拟基准站与基准站之间的双差（斜路径）对流层延迟；为双差星站几何距离；步骤34：计算虚拟基准站处的伪距和相位虚拟观测值；
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（12）上式（12）中：和为基准站伪距和相位观测值；和为虚拟基准站伪距和相位观测值；步骤35：将虚拟基准站精确坐标和虚拟观测值发送给流动站，流动站即可采用常规RTK定位方法进行定位。
[0008]在上述技术方案中，在步骤31中，计算虚拟基准站对流层延迟，包括如下步骤：首先，以流动站处概略坐标为虚拟基准站坐标；其次，确定虚拟基准站与基准站之间相对与卫星的双差星站距；
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（13）上式（13）中：表示卫星s与测站m之间的几何距离；为双差星站几何距离；为卫星s到测站n之间的几何距离；再次，根据流动站处的高程，根据步骤三确定天顶对流层延迟，并利用映射函数，计算得到斜路径的静力学延迟和湿延迟；利用映射函数计算斜路径静力学延迟的公式为：
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（14）上式（14）中：和为斜路径静力学延迟和湿延迟；和分别为静力学延迟和湿延迟映射函数；和为天顶静力学延迟和湿延迟。
[0009]本专利技术所述短距离大高差环境是指：距离小于10km，高差大于100m。
[0010]本专利技术具有如下优点：(1)与经验对流层模型相比，本方法采用PPP方法计算得到对流层延迟改正模型，精度更高；与基于实测气象参数对流层模型改正方法相比，本专利技术不需要实测气象观测；(2)网络RTK中，也会对站间对流层延迟进行估计，但估计得到的是相对对流层延迟模型；本方法估计得到的是绝对对流层延迟；绝对对流层延迟更能体现对流层延迟的变化规律（绝对对流层延迟可以反映站点对流层真正的变化，相对对流层延迟只能反映相对于基准站的相对变化；当基准站处本身的对流层延迟变化较大时，现有方法表达精度有限）；(3)本专利技术的精度为厘米级，满足正常网络RTK服务的要求，且可以得到固定解；本专利技术采用PPP方法（采用PPP方法估计网络RTK对流层延迟），无需在基准站安装气象站，节省成本；本专利技术不需要实测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于PPP的短距离大高差NRTK对流层延迟改正方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：基于实时RTS改正数和广播星历，生成实时精密星历；步骤二：基于基准站、观测站和实时精密星历，采用PPP方法，估计得到实时高精度对流层延迟；步骤三：根据流动站的概略位置，基于多基准站，利用步骤二得到的高精度实时对流层延迟，采用插值或高程归算的方法，得到流动站处的对流层延迟。2.根据权利要求1所述的基于PPP的短距离大高差NRTK对流层延迟改正方法，其特征在于：采用PPP方法估计得到实时高精度对流层延迟，具体包括如下步骤：PPP无电离层组合的相位和伪距观测值方程为：
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（1）
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（2）其中，
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（3）上式（1）、（2）、（3）中：P3和L3分别为无电离层组合伪距和相位观测值；为卫星与测站之间的几何距离；和分别为接收机和卫星钟差；为对流层延迟；和分别为宽巷和窄巷波长；和分别为无电离层相位硬件延迟和无电离层伪距硬件延迟；为光速；和分别为两个波段对应的频率值；和为两个频率码硬件延迟；和为两个频率对应的波长；为无电离层组合模糊度参数；和为无电离层组合伪距和相位误差；线性化后对应的误差方程为
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（4）其中，
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（5） （6）
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（7）上式（5）、（6）、（7）中：P3和L3表示无电离层组合的伪距和相位观测值；为卫星与测站之间的几何距离；为光速；为接收机钟差；为对流层延迟；为窄项波长；无电离层组合模糊度；表示接收机的坐标初始值；表示卫星i的坐标；为对流层延迟投影函数；为接收机坐标改正数；为天顶对流层延迟改正数；为无电离层组合硬件延迟；以上符号中，上标表示卫星号，下标为0的均为该项初始值；对对流层延迟中的静力学延迟和湿延迟分别处理，其中静力学延迟采用模型计算的方法，静力学延迟通常利用Sasstamonen模型计算：
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（8）上式（8）中：p为大气压；h为测站高；为纬度。3.根据权利要求2所述的基于PPP的短距离大高差NRTK对流层延迟改正方法，其特征在于：在步骤三中，采用高程归算方法得到流动站处的对流层延迟，具体包括如下步骤：利用PPP方法得...

【专利技术属性】
技术研发人员：张良，姚宜斌，张琦，彭文杰，王鑫哲，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：