一种基于OST与ADOP耦合的GNSS部分模糊度固定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于OST与ADOP耦合的GNSS部分模糊度固定方法，其特点是采用最优停止理论对全集合模糊度进行可靠性检验，若通过则获得当前历元固定解并结束，反之则进行下一步筛选，剔除一颗卫星后再进行可靠性检验，若通过则结束当前历元的循环，反之则继续剔除一颗卫星，直至选出ADOP最小的且可靠性检验成功的模糊度子集，若只剩一颗卫星依然没有通过可靠性检验，则当前历元保持浮点解。本发明专利技术与现有技术相比具有确保获得的模糊度子集为最优，提升部分模糊度搜索效率并保证位置结果的准确性，减少大量搜索模糊度子集的复杂性，尤其适用于实际场景的精确定位，具有良好的应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于OST与ADOP耦合的GNSS部分模糊度固定方法


[0001]本专利技术涉及GNSS高精度定位
，特别是一种基于OST(Optimal Stopping Theory)与ADOP(Ambiguity Dilution of Precision)耦合的GNSS(Global Navigation Satellite System)部分模糊度固定方法。

技术介绍

[0002]载波相位观测值作为GNSS的重要观测值，它的正确固定对于高精度GNSS参数解的获取至关重要。得益于稳定的解算模型与精密的模糊度固定算法，无论是相对定位还是精密单点定位载波相位模糊度都能得到较为准确的固定。随着多系统多频观测的出现以及观测过程中的不确定性因素的增加，导致模糊度正确固定的难度增加，固定效率降低，给GNSS高精度精密定位的发展提出了挑战。
[0003]虽然GNSS观测模型的强度会随着多余观测的增加而不断增强，且相应实数浮点解的精度也会增加，但这种多余观测带来的收益在到达一定水平后会降低。同理，在模糊度的固定中，并不需要所有的模糊度观测值参与固定，在高维度模糊度集合中选择合适的模糊度子集进行固定，同样能够得到高精度的基线结果。部分模糊度的概念被提出来用于寻找最合适的模糊度子集。ADOP与作为描述模糊度参数精度的指标，可以精确捕获模糊度方差协方差矩阵的内部特征。由于对模糊度平均精度信息的极高近似描述，也是对整数最小二乘模糊度成功率的较好近似，因此在部分模糊度固定中，被用于评价模糊度子集精度的指标，帮助寻找模糊度集合中精度最高的模糊度子集。
[0004]作为广泛使用的一种部分模糊度固定方法，ADOP最小优先固定法采用枚举所有模糊度子集计算ADOP值，选择最小ADOP值的模糊度组固定，固定后进行可靠性检验，若无法通过检验，则删除一颗卫星后继续寻找ADOP最小的子集进行固定并进行模糊度可靠性检验，若模糊度子集通过模糊度可靠性检验则停止搜索，否则继续删除卫星并继续搜索。可以看出，该方法在选取ADOP最小的模糊度子集时，在最坏的情况下需枚举所有模糊度子集进行检验。
[0005]现有技术的部分模糊度固定方法需要大量搜索模糊度子集，随着模糊度个数的增加，候选模糊度子集的数量会指数增加，增加了最小ADOP子集搜索的难度，占用程序运行的资源大，糊度搜索效率低，降低了程序运行的效率，位置结果的准确性差，定位精度低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于OST与ADOP耦合的GNSS部分模糊度固定方法，采用最优停止理论用于GNSS部分模糊度的搜索，能够在大量减少枚举模糊度子集个数的情况下，最大概率搜索到最小ADOP对应的模糊度子集从而完成模糊度固定，方法简便，使用效果好，定位精度高，可以有效减少普通ADOP最小的部分模糊度方法需要大量搜索模糊度子集的复杂性，并且可最大程度的确保获得的模糊度子集为最优，尽可能的提升部分模糊度搜索效率并且保证位置结果的准确性，有效解决了基于ADOP的GNSS部
分模糊度固定中需要搜索大量模糊度子集的问题，尤其适用于实际场景的精确定位，具有良好的应用前景。
[0007]实现本专利技术目的的具体技术方案是：一种基于OST与ADOP耦合的GNSS部分模糊度固定方法，其特点是GNSS部分模糊度的搜索采用最优停止理论，在减少枚举模糊度子集个数的情况下，最大概率搜索到最小ADOP对应的模糊度子集，模糊度固定具体包括下述步骤：
[0008]步骤1，将GNSS多系统组合观测数据进行卡尔曼滤波参数解算，得到模糊度浮点解及方差协方差阵；
[0009]步骤2，从周跳指标、高度角指标、连续跟踪历元指标对模糊度浮点解进行初步筛选，得到待固定的m个浮点模糊度；
[0010]步骤3，利用LAMBDA算法对全集合模糊度进行固定并进行可靠性检验，若通过可靠性检验，则获得当前历元固定解并结束，若可靠性检验失败，则进行下一步筛选；
[0011]步骤4，剔除一颗卫星，从m个浮点模糊度中选择m
‑
1个浮点模糊度依次生成模糊度子集，记录前37％的模糊度子集中最小的ADOP值作为参考值；依次计算剩下的模糊度子集的ADOP并与参考值比较，若大于参考值则继续比较剩下的模糊度子集，若小于参考值，则停止后续比较并利用LAMBDA对该模糊度子集进行固定和可靠性检验；
[0012]步骤5，若可靠性检验成功则结束当前历元的循环，若可靠性检验失败则继续剔除一颗卫星，然后重复步骤4，直至选出ADOP最小的且可靠性检验成功的模糊度子集，若只剩一颗卫星依然没有通过可靠性检验，则当前历元保持浮点解。
[0013]所述步骤1中，无需进行额外的选星，直接利用卡尔曼滤波求解模糊度浮点解即可。
[0014]所述步骤2中，从周跳指标、高度角指标、连续跟踪历元指标对模糊度浮点解进行初步筛选，以排除观测质量较差的卫星，得到待固定的m个浮点模糊度。
[0015]所述步骤3中，对全集和模糊度进行固定，确保最小ADOP的模糊度被选中，本专利技术采用的ADOP通过以下述(1)式获取：
[0016][0017]其中，为不同频率载波相位观测方差平方根的平均；σ
φj
表示j频段相位观测数据方差的平方根；为不同频率相位波长的阶乘；m为卫星个数；s表示第几颗卫星；w
s
表示第s卫星高度角定权的权重；为不同频率伪距观测方差平方根的平均；σ
pj
表示j频段伪距观测数据方差的平方根；k表示系统个数。
[0018]所述步骤4中，从m个浮点模糊度中选择n个卫星，每次对生成的前37％节点的模糊度子集进行ADOP的计算，即可得到参考ADOP值。
[0019]所述步骤5中，剔除一颗卫星后，不需要计算剩余所有模糊度子集的ADOP，只需要将每一个模糊度子集的ADOP与ADOP参考值进行比较，若小于参考值则停止继续搜索，否则继续寻找合适的模糊度子集。
[0020]本专利技术与现有技术相比具有方法简便，使用效果好，定位精度高，能够在大量减少枚举模糊度子集个数的情况下，最大概率搜索到最小ADOP对应的模糊度子集从而完成模糊度固定，有效减少普通ADOP最小的部分模糊度方法需要大量搜索模糊度子集的复杂性，并且可最大程度的确保获得的模糊度子集为最优，尽可能的提升部分模糊度搜索效率，并且保证位置结果的准确性，有效解决了基于ADOP的GNSS部分模糊度固定中需要搜索大量模糊度子集的问题，尤其适用于实际场景的精确定位，具有良好的应用前景。
附图说明
[0021]图1为本专利技术流程图；
[0022]图2为年积日2022年第313天GPS与GALIEO可见卫星颗数图；
[0023]图3为无任何部分模糊度固定算法下的年积日的模糊度固定率图；
[0024]图4为年积日2022年第313天OST
‑
ADOP耦合模型每个历元最终选择的模糊度子集中模糊度个数图；
[0025]图5为连续多天OST...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于OST与ADOP耦合的GNSS部分模糊度固定方法，其特征在于：采用最优停止理论进行GNSS部分模糊度的搜索，模糊度固定具体包括下述步骤：步骤1，将GNSS多系统组合观测数据进行卡尔曼滤波参数解算，得到模糊度浮点解及方差协方差阵；步骤2，基于周跳指标、高度角指标和连续跟踪历元数指标对模糊度浮点解进行初步筛选，得到待固定的m个浮点模糊度；步骤3，利用LAMBDA算法对全集合模糊度进行固定并进行可靠性检验，若通过可靠性检验，则获得当前历元固定解并结束，若可靠性检验失败，则进行下一步筛选；步骤4，剔除一颗卫星，从m个浮点模糊度中选择m
‑
1个浮点模糊度依次生成模糊度子集，记录前37％的模糊度子集中最小的ADOP值作为参考值；依次计算剩下的模糊度子集的ADOP并与参考值比较，若大于参考值则继续比较剩下的模糊度子集；若小于参考值，则停止后续比较，并利用LAMBDA对该模糊度子集进行固定和可靠性检验；步骤5，若可靠性检验成功则结束当前历元的循环，若可靠性检验失败则继续剔除一颗卫星，然后重复步骤4，直至选出ADOP最小的且...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成龙，陈雯，董大南，彭宇，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：