一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及GNSS卫星导航定位领域，具体涉及一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法及系统。其方法包括，基于预设卫星的原始载波相位观测方程，得到预设卫星的历元差分观测方程；选择一颗参考卫星，对预设卫星的历元差分观测方程进行星间差分，得到双差观测方程；判断后历元的载波相位观测值是否发生周跳；利用lambda算法求出双差模糊度，并将双差模糊度代入双差观测方程，采用最小二乘法对双差观测方程进行解算，得到接收机前后历元的三维形变量。本发明专利技术通过接收机前后历元载波相位双差，在不依赖基站，稳定跟踪的情况下，可以快速的求解出位移向量，满足地灾监测对精度和时效性的需求。效性的需求。效性的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法及系统


[0001]本专利技术涉及GNSS卫星导航定位领域，具体涉及一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法及系统。

技术介绍

[0002]在地灾监测应用场景中，利用GNSS定位技术可以捕捉到对应载体的运动速度，能为地灾监测和预警提供极大帮助。GNSS定位方法根据作业方式和成本控制可分为差分定位和单点定位。差分定位有两个限制条件，首先必须具备基准站，没有基准站，差分技术就无法实现，对于服务范围较大的区域，基准站的密度还不能太小，否则差分定位精度会受到限制。其次流动站和基准站之间有一定的距离限制，当流动站与基准站相距很远时，它们之间公共误差的相关性就会减弱，导致定位精度达不到要求，难以在地形复杂的区域中应用，并且成本较高，需要搭建基准站。与差分定位相比，GNSS单点定位不需要基准站，一台接收机即可获得定位结果，但一般单点定位只采用当前历元的伪距观测量，定位精度为米级。精密单点定位技术虽然能达到厘米级定位，但需要更多的外部改正数，实时性较差。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法及系统，可以解决目前地灾监测需要搭建基准站并且需要长时间平滑才能达到毫米级精度的缺点，满足地灾监测对精度和时效性的需求。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法，包括以下步骤，
[0005]S1，利用接收机从预设卫星处获取前、后相邻两历元的载波相位观测值和伪距观测值，以及获取后历元的单点解算坐标；
[0006]S2，利用广播星历求出预设卫星位置，并结合后历元的单点解算坐标计算出接收机与预设卫星之间的真实距离；
[0007]S3，基于预设卫星的原始载波相位观测方程，根据前、后相邻两历元的载波相位观测值和伪距观测值以及接收机与预设卫星之间的真实距离进行历元间差分，得到预设卫星的历元差分观测方程；
[0008]S4，选择一颗参考卫星，对预设卫星的历元差分观测方程进行星间差分，得到双差观测方程；
[0009]S5，判断后历元的载波相位观测值是否发生周跳；若是，则执行S6
‑
S7，若否，则执行S7；
[0010]S6，利用l ambda算法求出双差模糊度，并将所述双差模糊度代入所述双差观测方程；
[0011]S7，采用最小二乘法对所述双差观测方程进行解算，得到接收机前后历元的三维形变量。
[0012]基于上述一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法，本专利技术还提供一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的系统。
[0013]一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的系统，包括以下模块，
[0014]数据获取模块，其用于利用接收机从预设卫星处获取前、后相邻两历元的载波相位观测值和伪距观测值，以及获取后历元的单点解算坐标；
[0015]距离解算模块，其用于利用广播星历求出预设卫星位置，并结合后历元的单点解算坐标计算出接收机与预设卫星之间的真实距离；
[0016]历元差分模块，其用于基于预设卫星的原始载波相位观测方程，根据前、后相邻两历元的载波相位观测值和伪距观测值以及接收机与预设卫星之间的真实距离进行历元间差分，得到预设卫星的历元差分观测方程；
[0017]星间差分模块，其用于选择一颗参考卫星，对预设卫星的历元差分观测方程进行星间差分，得到双差观测方程；
[0018]周跳探测模块，其用于判断后历元的载波相位观测值是否发生周跳；
[0019]双差模糊度解算模块，其用于在后历元的载波相位观测值发生周跳时利用l ambda算法求出双差模糊度，并将所述双差模糊度代入所述双差观测方程；
[0020]三维形变量解算模块，其用于采用最小二乘法对所述双差观测方程进行解算，得到接收机前后历元的三维形变量。
[0021]本专利技术的有益效果是：在本专利技术一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法及系统中，对相邻历元的载波观测值做差，可以消除星历误差、对流层延迟误差、电离层延迟误差，在没有发生周跳时，还可以消除载波相位整周模糊度；在单颗卫星前后历元差分的基础上，选择一个参考星，对历元差分结果进行星间差分，可以消除接收机钟差的影响，并且减少了未知数个数，只需要求解三维向量，解算精度更高；本专利技术通过接收机前后历元载波相位双差，在不依赖基站，稳定跟踪的情况下，可以快速的求解出位移向量，满足地灾监测对精度和时效性的需求，并且不依赖外部基准站信息，大大节约了成本。
附图说明
[0022]图1为本专利技术一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法的流程图；
[0023]图2为本专利技术一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的系统的结构框图。
具体实施方式
[0024]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0025]如图1所示，一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法，包括以下步骤，
[0026]S1，利用接收机从预设卫星处获取前、后相邻两历元的载波相位观测值和伪距观测值，以及获取后历元的单点解算坐标；
[0027]S2，利用广播星历求出预设卫星位置，并结合后历元的单点解算坐标计算出接收机与预设卫星之间的真实距离；
[0028]S3，基于预设卫星的原始载波相位观测方程，根据前、后相邻两历元的载波相位观测值和伪距观测值以及接收机与预设卫星之间的真实距离进行历元间差分，得到预设卫星
的历元差分观测方程；
[0029]S4，选择一颗参考卫星，对预设卫星的历元差分观测方程进行星间差分，得到双差观测方程；
[0030]S5，判断后历元的载波相位观测值是否发生周跳；若是，则执行S6
‑
S7，若否，则执行S7；
[0031]S6，利用l ambda算法求出双差模糊度，并将所述双差模糊度代入所述双差观测方程；
[0032]S7，采用最小二乘法对所述双差观测方程进行解算，得到接收机前后历元的三维形变量。
[0033]在本专利技术的单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法中：
[0034]所述预设卫星的原始载波相位观测方程为，
[0035][0036]其中，为预设卫星的原始载波观测量，λ
i
为载波波长，为预设卫星的载波相位观测值，为接收机与预设卫星之间的真实距离，为预设卫星的整周模糊度，为预设卫星的潜在周跳，c为真空中的光速，dt
r
为接收机钟差，dt
S
为预设卫星钟差，为预设卫星的电离层延迟，为预设卫星的对流层延迟，为预设卫星的多路径误差，为预设卫星的载波相位观测噪声。具体的，方程中的上标S代表预设卫星，下标r代表接收机，下标i代表观测值编号。
[0037]在1hz解算时，对相邻历元的载波观测值做差，可以消除星历误差、对流层延迟误差、电离层延迟误差，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法，其特征在于：包括以下步骤，S1，利用接收机从预设卫星处获取前、后相邻两历元的载波相位观测值和伪距观测值，以及获取后历元的单点解算坐标；S2，利用广播星历求出预设卫星位置，并结合后历元的单点解算坐标计算出接收机与预设卫星之间的真实距离；S3，基于预设卫星的原始载波相位观测方程，根据前、后相邻两历元的载波相位观测值和伪距观测值以及接收机与预设卫星之间的真实距离进行历元间差分，得到预设卫星的历元差分观测方程；S4，选择一颗参考卫星，对预设卫星的历元差分观测方程进行星间差分，得到双差观测方程；S5，判断后历元的载波相位观测值是否发生周跳；若是，则执行S6
‑
S7，若否，则执行S7；S6，利用lambda算法求出双差模糊度，并将所述双差模糊度代入所述双差观测方程；S7，采用最小二乘法对所述双差观测方程进行解算，得到接收机前后历元的三维形变量。2.根据权利要求1所述的单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法，其特征在于：所述预设卫星的原始载波相位观测方程为，其中，为预设卫星的原始载波观测量，λ
i
为载波波长，为预设卫星的载波相位观测值，为接收机与预设卫星之间的真实距离，为预设卫星的整周模糊度，为预设卫星的潜在周跳，c为真空中的光速，dt
r
为接收机钟差，dt
S
为预设卫星钟差，为预设卫星的电离层延迟，为预设卫星的对流层延迟，为预设卫星的多路径误差，为预设卫星的载波相位观测噪声。3.根据权利要求2所述的单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法，其特征在于：所述预设卫星的历元差分观测方程为，其中，为预设卫星的历元差分观测量，为预设卫星第k历元的原始载波观测量，为预设卫星第k
‑
1历元的原始载波观测量，为第k历元时接收机与预设卫星之间的真实距离，为第k
‑
1历元时接收机与预设卫星之间的真实距离，为接收机钟差变化率，为预设卫星钟差变化率，为预设卫星第k历元时的载波相位观测噪声，为预设卫星第k
‑
1历元时的载波相位观测噪声。4.根据权利要求3所述的单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法，其特征在于：在所述预设卫星的历元差分观测方程中，
其中，为第k历元时接收机与预设卫星之间的单位向量，为第k
‑
1历元时接收机与预设卫星之间的单位向量，r
S
(k)为第k历元时预设卫星的位置，r
r
(k)为第k历元时接收机的位置，r
S
(k
‑
1)为第k
‑
1历元时预设卫星的位置，r
r
(k
‑
1)为第k
‑
1历元时接收机的位置；则所述预设卫星的历元差分观测方程简化为，其中，其中，具体的，代表预设卫星运动引起的多普勒效应，代表预设卫星与接收机之间的几何关系变化，Δr为接收机前、后历元的三维向量。5.根据权利要求4所述的单站载波历元间差分实时探测相对形变的方法，其特征在于：所述参考卫星的历元差分观测方程为，其中，为参考卫星的历元差分观测量，代表参考卫星运动引起的多普勒效应，代表参考卫星与接收机之间的几何关系变化，为第k历元时接收机与参考卫星之间的单位向量，为参考卫星第k历元时的载波相位观测噪声，为参考卫星第k
‑
1历元时的载波相位观测噪声；则所述双差观测方程为，其中，为双差观测量，为预设卫星与参考卫星之间的多普勒效应差值且为预设卫星与参考卫星之间的多普勒效应差值且为预设卫星和参考卫星分别与接收机之间几何关系变化的差值且6.一种单站载波历元间差分实时探测相对形变的系统，其特征在于：包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹志豪，韩绍伟，程健，李廷，
申请(专利权)人：武汉梦芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：