用于实现多GNSS多频率非组合精密单点定位的方法技术

本发明专利技术提出一种基于多GNSS系统多频率观测数据实现非组合精密单点定位(PPP)的方法；该方法在单系统双频非组合PPP模型的基础上，提出一种联合处理多系统、多频率观测数据的模型和方法，在该模型中顾及BDS系统GEO卫星伪距多路径效应影响和GLONASS系统频分多址技术的特点，分别引入伪距多路径参数和卫星频率号的线性函数模型来精化BDS和GLONASS模型中的伪距观测信息，构建满秩灵活的兼容GPS、GLONASS、BDS、Galileo四系统的多频率联合处理的非组合PPP模型，利用滤波或最小二乘方法进行参数估计，实现精密定位、授时和大气延迟提取等各类应用。应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
用于实现多GNSS多频率非组合精密单点定位的方法


[0001]本专利技术涉及高精度定位系统，尤其涉及一种用于实现多GNSS多频率非组合精密单点定位的方法。

技术介绍

[0002]精密单点定位(precise point positioning，PPP)技术是GNSS领域内一种高精度的绝对定位技术。根据对电离层延迟的处理方式不同，现有PPP技术的函数模型主要有“消电离层组合”和“非组合”两种模型。非组合模型是近年来提出的一种新的PPP函数模型，其相对于传统消电离层组合模型具有理论上的最优性、实施上的灵活性、应用上的广泛性等优势，相关学者已对非组合PPP模型与算法、定位与授时性能及其在大气延迟精密提取与码偏差估计等方面展开了研究，并取得了丰硕的研究成果。近年来，随着世界各国、组织建立的多个GNSS系统日趋完善，为用户端的定位、导航和授时应用提供了越来越丰富的数据支持，因而多系统多频率融合的精密单点定位技术成为当前的研究热点。

技术实现思路

[0003]本专利技术主要目的在于：提供一种用于实现多GNSS多频率非组合精密单点定位的方法，不仅能够联合处理多个GNSS系统，而且能够处理双频及以上任意频率的原始观测数据。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是：一种用于实现多GNSS多频率非组合精密单点定位的方法，本方法包括以下步骤：
[0005]S1、选用多GNSS系统单测站的伪距和相位观测数据，构建单系统多频率的原始观测方程；
[0006]S2、基于所述的单系统多频率的原始观测方程，拓展为GPS、Galileo和BDS系统多频率的观测方程；
[0007]S3、在所述的GPS、Galileo和BDS系统多频率的观测方程中，引入各统的卫星钟差作为已知信息，然后对各项参数重新整合以消除观测方程存在的秩亏后，得到满秩的GPS与BDS和Galileo三系统联合的多频观测方程；
[0008]S4、在S3所述的GPS与BDS和Galileo三系统联合的多频观测方程的基础上，对BDS系统GEO卫星的伪距观测值中增加多路径偏差参数，得到顾及BDS系统GEO卫星伪距多路径效应的GNSS多频多系统观测方程；
[0009]S5、顾及GLONASS系统采用频分多址技术，引入卫星频率号的线性函数来模型化GLONASS接收机端伪距硬件延迟，并参照S1构建GLONASS系统新的伪距观测方程；
[0010]S6、基于S1中单系统多频率的原始观测方程，和S5得到的GLONASS系统新的伪距观测方程，引入GLONASS系统的卫星钟差作为已知信息，然后对各项参数重新整合以消除单系统多频率的观测方程存在的秩亏问题后，得到顾及伪距频间偏差IFB(inter
‑
frequency bias，IFB)影响的满秩GLONASS非组合精密单点定位模型；
[0011]S7、联合所述的S3、S4和S6的结果，组成多系统满秩的灵活兼容多频观测信息的非
组合精密单点定位模型；利用滤波或最小二乘方法进行参数估计，对所述的多系统满秩的灵活兼容多频观测信息的非组合精密单点定位模型进行求解，获得测站坐标的改正值向量并改正到其近似坐标上，得到精确的测站坐标解。
[0012]按上述方法，S1中的多GNSS系统单测站的伪距和相位观测数据，包括BDS2系统的双频或三频，BDS3系统的双频、三频、四频或五频，GPS系统的双频或三频，GLONASS系统的双频，Galileo系统的双频、三频、四频或五频观测数据。
[0013]按上述方法，所述S1构建的单系统多频率的原始观测方程为：
[0014][0015]其中，和分别表示伪距和相位观测值，单位为米，其所含的站星距初值、对流层干延迟及其他精密改正已被事先改正，单位为米，S表示卫星号，r表示接收机号，f表示频段号，为测站到卫星的单位向量，为坐标的改正值向量，c表示光速，Δt
r
和Δt
S
是接收机和卫星钟差，单位为秒，b
r，f
和表示接收机r和卫星S对应频率f的伪距硬件延迟，单位为秒，表示电离层斜延迟，单位为米，其系数为其他频率与第1频率电离层延迟间的比值，λ
f
为对应频率f的波长，T
r
为天顶对流层湿延迟，单位为米，其投影函数为为接收机r与卫星S之间频率f对应的吸收了相位偏差的浮点模糊度，单位为周，观测噪声和其他未模型化误差视为白噪声并在观测方程中省略。
[0016]按上述方法，所述S2中，GPS、Galileo和BDS系统多频率的观测方程具体为：
[0017][0018]式中，上标G、E和C分别为GPS、Galileo和BDS的系统标识。
[0019]按上述方法，S3所述的满秩的GPS与BDS和Galileo三系统联合的多频观测方程为：
[0020][0021]其中，和表示经卫星钟差改正后的新观测值，表示经卫星钟差改正后的新观测值，为对应GPS系统的接收机钟差，为消电离层组合系数项，其中上标T表示G、E、C系统之一，为系统间偏差，为经参数重组的电离层延迟，为第1和第2频点之间的接收机差分码偏差，第1和第2频点之间的卫星差分码偏差，为IFB信息，为参数重组后的模糊度信息，系数
[0022]按上述方法，S4所述的顾及伪距多路径影响的GNSS多频多系统观测方程中BDS伪距观测量为：
[0023][0024]其中为增加的伪距多路径偏差参数，Cgeo为BDS的GEO卫星号，当为GEO卫星观测值时，可设为非0参数，当为非GEO卫星观测值时，
[0025]按上述方法，所述的S5构建的GLONASS系统新的伪距观测方程具体为：
[0026][0027]其中η
S，R
为卫星S的频率号，η
S，R
的取值范围为(
‑
7，
‑
6，...，+5，+6)，新增的为测站伪距频间偏差IFB参数，重定义为各频段上频率号为0的接收机伪距硬件延迟。
[0028]按上述方法，所述的S6得到的顾及伪距频间偏差IFB影响的满秩GLONASS非组合精密单点定位模型具体为：
[0029][0030]其中和同样表示经卫星钟差改正后的新观测值，同样表示经卫星钟差改正后的新观测值，同样表示经卫星钟差改正后的新观测值，
[0031]按上述方法，所述的S7组成的多系统满秩的灵活兼容多频观测信息的非组合精密单点定位模型具体为：
[0032][0033]其中与其他系统的表达形式一致，且对于BDS系统GEO卫星的伪距观测值中设为非0参数，而对于BDS系统非GEO卫星观测值
[0034]一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述用于实现多GNSS多频率非组合精密单点定位的方法的步骤。
[0035]本专利技术产生的有益效果是：能够联合处理多GNSS系统和双频及以上任意多频率的观测数据，能够解算第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于实现多GNSS多频率非组合精密单点定位的方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：S1、选用多GNSS系统单测站的伪距和相位观测数据，构建单系统多频率的原始观测方程；S2、基于所述的单系统多频率的原始观测方程，拓展为GPS、Galileo和BDS系统多频率的观测方程；S3、在所述的GPS、Galileo和BDS系统多频率的观测方程中，引入各统的卫星钟差作为已知信息，然后对各项参数重新整合以消除观测方程存在的秩亏后，得到满秩的GPS与BDS和Galileo三系统联合的多频观测方程；S4、在S3所述的GPS与BDS和Galileo三系统联合的多频观测方程基础上，对BDS系统的GEO卫星的伪距观测值中增加多路径偏差参数，得到顾及BDS系统GEO卫星伪距多路径效应的GNSS多频多系统观测方程；S5、顾及GLONASS系统采用频分多址技术，引入卫星频率号的线性函数来模型化GLONASS接收机端伪距硬件延迟，并参照S1构建GLONASS系统新的伪距观测方程；S6、基于S1中单系统多频率的原始观测方程，和S5得到的GLONASS系统新的伪距观测方程，引入GLONASS系统的卫星钟差作为已知信息，然后对各项参数重新整合以消除单系统多频率的观测方程存在的秩亏后，得到顾及伪距频间偏差IFB影响的满秩GLONASS非组合精密单点定位模型；S7、联合所述的S3、S4和S6的结果，组成多系统满秩的灵活兼容多频观测信息的非组合精密单点定位模型；利用滤波或最小二乘方法进行参数估计，对所述的多系统满秩的灵活兼容多频观测信息的非组合精密单点定位模型进行求解，获得测站坐标的改正值向量并改正到其近似坐标上，得到精确的测站坐标解。2.根据权利要求1所述的用于实现多GNSS多频率非组合精密单点定位的方法，其特征在于，S1中的多GNSS系统单测站的伪距和相位观测数据，包括BDS2系统的双频或三频，BDS3系统的双频、三频、四频或五频，GPS系统的双频或三频，GLONASS系统的双频，Galileo系统的双频、三频、四频或五频观测数据。3.根据权利要求1所述的用于实现多GNSS多频率非组合精密单点定位的方法，其特征在于，所述S1构建的单系统多频率的原始观测方程为：其中，和分别表示伪距和相位观测值，单位为米，其所含的站星距初值、对流层干延迟及其他精密改正已被事先改正，单位为米，S表示卫星号，f表示接收机号，f表示频段号，为测站到卫星的单位向量，为坐标的改正值向量，c表示光速，Δt
r
和Δt
S
是接收机和卫星钟差，单位为秒，b
r，f
和表示接收机r和卫星S对应频率f的伪距硬件延迟，单位为秒，表示电离层斜延迟，单位为米，其系数为其他频率f与第1频率电离层延迟间的比值，λ
f
为对应频率f的波长，T

【专利技术属性】
技术研发人员：刘腾，艾青松，张宝成，查九平，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：