基于电离层延迟估计模型中长基线监测方法、装置和介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于电离层延迟估计模型的中长基线监测方法、装置和介质，该方法包括：为每颗卫星附加一个电离层参数，采用随机游走模型构建电离层延迟时间约束模型；通过卡尔曼滤波窄巷双差观测模型得到窄巷浮点模糊度，滤波宽巷双差观测模型得到宽巷浮点模糊度；通过LAMBDA搜索固定得到宽巷固定模糊度，并选取精度较高的约束窄巷浮点模糊度，再通过LAMBDA搜索固定得到窄巷固定模糊度；对窄巷固定模糊度进行检核，并更新位置参数。本发明专利技术，充分考虑了电离层延迟的差异性和时间相关性，提高了中长基线解算的质量和精度。另外，选取高可靠性的宽巷模糊度作为观测值对窄巷浮点模糊度进行约束，加快浮点模糊度和和电离层延迟参数的收敛。参数的收敛。参数的收敛。

【技术实现步骤摘要】
基于电离层延迟估计模型中长基线监测方法、装置和介质


[0001]本专利技术涉及GNSS定位
，具体涉及一种基于电离层延迟估计模型的中长基线监测方法、装置和介质。

技术介绍

[0002]经过近十年的发展，GNSS相对定位技术在形变监测领域已经逐渐趋于成熟。由于其高精度、自动化、全天候的特点，GNSS相对定位监测技术已广泛应用于边坡、建筑施工、大跨度桥梁、尾矿库、大坝水库等场景，为保证人民财产安全和生命健康做出了重要贡献。
[0003]目前，应用于监测场景的主要是短基线(小于10km)相对定位模式，但是应用短基线模式需要基准站的大量建设，造成了资源浪费。因此，适用于中长基线(10
‑
30km)监测场景的GNSS相对定位技术尤为重要。
[0004]目前基于长基线的GNSS解算存在以下缺点：
[0005]第一，因为，每颗卫星的电离层延迟之间不存在类似的强关系，现有方案没有考虑每颗卫星的电离层延迟的差异性和时间相关性，造成解算精度不够高。
[0006]第二，浮点模糊度的收敛速度较慢，实时性不高。
[0007]第三，模糊度正确性检核方法单一，容易错判和漏判。
[0008]有鉴于此，需要对现有的中长基线模糊度解算方法进行改进，以提高解算结果的准确性，提高模糊度的收敛速度。

技术实现思路

[0009]针对上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于电离层延迟估计模型中长基线监测方法、装置和介质，以解决现有技术没有考虑每颗卫星的电离层延迟的差异性和时间相关性，造成解算精度不够高，且模糊度的收敛速度较慢的问题。
[0010]为此，本专利技术提供的一种基于电离层延迟估计模型中长基线监测方法，包括以下步骤：
[0011]为每颗卫星附加一个电离层参数，构建由位置参数、双差模糊度、相对天顶对流层延迟和电离层延迟组成的窄巷双差观测模型；
[0012]采用随机游走模型构建上述窄巷双差观测模型的电离层延迟时间约束模型；
[0013]通过窄巷卡尔曼滤波器，基于窄巷双差观测模型的电离层延迟时间约束模型对窄巷双差观测模型进行滤波处理，得到第一浮点位置和窄巷浮点模糊度；
[0014]构建由位置参数、双差宽巷模糊度和相对天顶对流层延迟组成的宽巷双差观测模型；
[0015]通过宽巷卡尔曼滤波器，对宽巷双差观测模型进行滤波处理，得到第二浮点位置和宽巷浮点模糊度，并通过LAMBDA搜索固定得到宽巷固定模糊度；
[0016]选取精度较高的宽巷固定模糊度作为观测值，构建宽巷固定模糊度与窄巷浮点模糊度之间的约束观测方程其中，为宽巷固定模糊度，和
a
w
]T
，b
w
为位置参数项的系数矩阵，a
w
为宽巷模糊度的系数矩阵，t
w
为对流层延迟的系数矩阵；
[0038]宽巷双差观测模型为宽巷双差观测方程的矩阵形式，宽巷双差观测方程如下：
[0039][0040]其中，
[0041]在上述方法中，优选地，得到窄巷浮点模糊度及其方差阵后，通过LAMBDA搜索固定得到窄巷固定模糊度时，如果无法全部固定，则基于ADOP最小原则进行部分固定，首先剔除单频模糊度，然后剔除双频模糊度，直至ratio值大于2.5。
[0042]本专利技术还提供了一种基于电离层延迟估计模型中长基线监测装置，包括：
[0043]窄巷双差观测模型，由位置参数、双差模糊度、相对天顶对流层延迟和电离层延迟组成，其中，每颗卫星上附加有一个电离层参数；
[0044]电离层延迟时间约束模型，采用随机游走模型构建上述窄巷双差观测模型的电离层延迟时间约束模型；
[0045]窄巷卡尔曼滤波器，基于窄巷双差观测模型的电离层延迟时间约束模型对窄巷双差观测模型进行滤波处理，得到第一浮点位置和窄巷浮点模糊度；
[0046]宽巷双差观测模型，由位置参数、双差宽巷模糊度和相对天顶对流层延迟组成；
[0047]宽巷卡尔曼滤波器，用于对宽巷双差观测模型进行滤波处理，得到第二浮点位置和宽巷浮点模糊度，并通过LAMBDA搜索固定得到宽巷固定模糊度；
[0048]搜索固定模块，用于利用LAMBDA搜索固定宽巷模糊度得到宽巷固定模糊度，并选取精度较高的宽巷固定模糊度作为观测值，构建宽巷固定模糊度与窄巷浮点模糊度之间的约束观测方程其中，为宽巷固定模糊度，和分别为L1和L2频点的窄巷浮点模糊度，e为浮点模糊度取整误差；精度较高的宽巷固定模糊度的选取标准为其固定解与浮点解之差小于0.2周；在窄巷浮点模糊度经过约束修正后，搜索固定得到至少部分窄巷固定模糊度；
[0049]模糊度正确性检核模块，用于对固定后的窄巷固定模糊度进行检核；
[0050]位置更新模块，用于基于检核后的窄巷固定模糊度更新位置参数，得到实时的位置坐标。
[0051]在上述系统中，优选地，采用以下三种方式组合进行窄巷模糊度正确性检核；
[0052]方式一：将窄巷固定模糊度中固定的单频模糊度残差进行迭代卡方检验，剔除不服从卡方分布的单频模糊度；
[0053]方式二：将窄巷固定模糊度中固定的双频模糊度组合并计算获得宽巷模糊度，与已固定的宽巷模糊度进行比较，剔除不一致的双频模糊度；
[0054]方式三：计算窄巷固定模糊度中固定的双频模糊度的残差v1和v2，根据以下条件筛选双频模糊度，
[0055]本专利技术还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时，实施上述的基于电离层延迟估计模型的中长基线监测方法。
[0056]由上述技术方案可知，本专利技术提供的一种基于电离层延迟估计模型的中长基线监测方法、装置和介质，解决了现有技术没有考虑每颗卫星的电离层延迟的差异性和时间相关性，造成解算精度不够高，且浮点模糊度的收敛速度较慢的问题。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0057]构建了一个电离层相对延迟估计器，每颗卫星设置一个电离层参数，利用随机游走模型对相对电离层延迟进行时间约束，充分考虑了电离层延迟的差异性和时间相关性，提高了中长基线解算的质量和精度。另外，构建了更容易固定的宽巷浮点模糊度组合及其滤波器，通过构建宽巷固定模糊度与窄巷浮点模糊度之间的约束观测方程，加快浮点模糊度和和电离层延迟参数的收敛。
附图说明
[0058]为了更清楚地说明本专利技术的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本专利技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做出简单地介绍和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0059]图1为本专利技术提供的一种基于电离层延迟估计模型中长基线监测方法流程图。
具体实施方式
[0060]下面将结合本专利技术实施例附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以下所描述的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电离层延迟估计模型中长基线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：为每颗卫星附加一个电离层参数，构建由位置参数、双差模糊度、相对天顶对流层延迟和电离层延迟组成的窄巷双差观测模型；采用随机游走模型构建上述窄巷双差观测模型的电离层延迟时间约束模型；通过窄巷卡尔曼滤波器，基于窄巷双差观测模型的电离层延迟时间约束模型对窄巷双差观测模型进行滤波处理，得到第一浮点位置和窄巷浮点模糊度；构建由位置参数、双差宽巷模糊度和相对天顶对流层延迟组成的宽巷双差观测模型；通过宽巷卡尔曼滤波器，对宽巷双差观测模型进行滤波处理，得到第二浮点位置和宽巷浮点模糊度，并通过LAMBDA搜索固定得到宽巷固定模糊度；选取精度较高的宽巷固定模糊度作为观测值，构建宽巷固定模糊度与窄巷浮点模糊度之间的约束观测方程其中，为宽巷固定模糊度，和分别为L1频点和L2频点的窄巷浮点模糊度，e为窄巷浮点模糊度取整误差；精度较高的宽巷固定模糊度的选取标准为其固定解与浮点解之差小于0.2周；通过LAMBDA搜索固定窄巷浮点模糊度，得到至少部分窄巷固定模糊度；对窄巷固定模糊度进行模糊度正确性检核；基于检核后的窄巷固定模糊度更新位置参数，得到实时的位置坐标。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用以下三种方式组合进行窄巷固定模糊度正确性检核；方式一：将窄巷固定模糊度中固定的单频模糊度残差进行迭代卡方检验，剔除不服从卡方分布的单频模糊度；方式二：将窄巷固定模糊度中固定的双频模糊度组合并计算获得宽巷模糊度，与已固定的宽巷模糊度进行比较，剔除不一致的双频模糊度；方式三：计算窄巷固定模糊度中固定的双频模糊度的残差v1和v2，根据以下条件筛选双频模糊度，3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，窄巷双差观测模型表示为：y＝B
·
b+A
·
a+D
·
t+F
·
i+ε；进一步合并后得：y＝H
·
x+v；其中，y为观测值项，b和B分别为位置参数项及其系数矩阵，a和A分别为模糊度参数项及其系数矩阵，t和D分别为对流层延迟及其系数矩阵，i和F分别为电离层延迟及其系数矩阵构成的电离层参数，ε表示误差，x＝[btia]
T
，表示各参数矩阵，H为合并参数后的系数矩阵，v表示误差矩阵。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，窄巷双差观测模型为载波相位双差观测方程的矩阵形式，载波相位双差观测方程为：式中，λ
f
为载波波长，为双差相位观测值，Δr和分别为待估位置改正数及其系
数项，和γ(θ)分别为双差天顶对流层延迟及其有关高度角的映射函数，和分别为卫星i和j的单差斜路径电离层延迟，f为当前频点的频率，f1为L1频点的频率，为双差模糊度，为相位残差。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电离层延迟时间约束模型如下：I
k
＝I
k
‑1+ΔI+ε
I
，ε
I
∈(0，D
I
)；其中，ΔI为电离层延迟的历元变化，D
I
为电离层变化的约束方差，设置为1～4cm/s，ε<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨威，易清根，单弘煜，潘国富，
申请(专利权)人：广州市中海达测绘仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：