CN105158783A - 一种实时动态差分定位方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种实时动态差分定位方法及其设备，包括：获取基准站和流动站共同接收的多个参考卫星的双频伪距观测值和双频载波相位观测值；将所述宽巷组合方程和无电离层组合方程进行等效代换得到关于所述载波L1和所述载波L2的整周模糊度浮点解的载波相位双差方程；根据所述载波相位双差方程和由所述基准站和流动站的双频伪距观测值建立的双差伪距方程，确定载波L1的双差整周模糊度的浮点解和载波L2的双差整周模糊度的浮点解；整个定位过程只用到了一次模糊度搜素，有效减少了模糊度搜索的次数，在保证定位精度不损失的条件下提高了实时动态差分定位的效率。

Description

一种实时动态差分定位方法及其设备

技术领域

本发明涉及全球导航卫星系统(GNSS)卫星定位方法，尤其涉及一种实时动态差分定位方法及其设备。

背景技术

随着导航系统的发展，高精度定位的应用范围越来越广泛。在卫星导航系统中，定位的基本原理是从导航系统中获得两种基本的观测量，即伪距和载波相位。伪距是通过解码卫星播报的星历从而获得一种近似距离，该距离由于码片的局限性只能够得到米级的精度。而载波相位观测量要比伪距精确的多，以1575MHZ频率下的载波为例，每个波长仅有19cm，因此准确的获得载波信息是高精度定位、定向的基本方法。在接收机准确的捕获卫星信号获得实时的载波相位值后，定位的问题即转变成了求解载波相位中存在着的整周模糊度。整周模糊度是一个未知的固定整数值，它描述了接收机到卫星之间存在的整数个完整电磁波。而整周模糊度一旦固定，载波相位就能作为没有模糊度的精确的伪距测量，因而模糊度的解算和确定是高精度定位、定向中的核心问题之一。

现有技术中模糊度的解算和确定都是先进行宽巷组合观测量固定模糊度后再用无电离层组合观测量进行相对定位解算，这是因为宽巷观测量组合后波长最大因此有利于模糊度搜索，之后无电离层组合方程解算消除了电离层误差，因此会提高相对定位的精度。但是在实际的应用中发现以上模糊度的解算和确定的整个过程中，都不止一次的进行了模糊度搜索的计算，每多一次模糊度的搜索都会明显的增加定位解算的时间，因此，亟需一种可以减少模糊度搜索次数、缩短解算时间的实时动态差分定位方法。

发明内容

本发明实施例提供一种实时动态差分定位方法及其设备，用以解决现有技术中多次模糊度搜索占用时间较长，定位解算效率低的问题。

本发明方法包括：一种实时动态差分定位方法，包括：获取基准站和流动站共同接收的多个参考卫星的双频伪距观测值和双频载波相位观测值；根据所述双频载波相位观测值建立宽巷组合方程和无电离层组合方程；根据宽巷组合模糊度浮点解和无电离层组合模糊度浮点解与所述参考卫星使用的载波L1和载波L2的整周模糊度浮点解之间的关系，将所述宽巷组合方程和无电离层组合方程进行等效代换得到关于所述载波L1和所述载波L2的整周模糊度浮点解的载波相位双差方程；根据所述载波相位双差方程和由所述基准站和流动站的双频伪距观测值建立的双差伪距方程，确定载波L1的双差整周模糊度的浮点解和载波L2的双差整周模糊度的浮点解；根据所述载波L1的双差整周模糊度的浮点解和载波L2的双差整周模糊度浮点解进行一次模糊度搜索得到的载波L1的双差整周模糊度整数解和载波L2的双差整周模糊度整数解，并根据得到的所述载波L1的双差整周模糊度整数解和载波L2的双差整周模糊度整数解确定流动站到基准站的相对位置矢量。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种实时动态差分定位的设备，包括：获取单元，用于获取基准站和流动站共同接收的多个参考卫星的双频伪距观测值和双频载波相位观测值；方程建立单元，用于根据所述双频载波相位观测值建立宽巷组合方程和无电离层组合方程；载波相位双差方程确定单元，用于根据根据宽巷组合模糊度浮点解和无电离层组合模糊度浮点解与载波的整周模糊度浮点解之间的关系，将所述宽巷组合方程和无电离层组合方程进行等效代换得到关于所述载波L1和所述载波L2的整周模糊度浮点解的载波相位双差方程；第一确定单元，用于根据所述载波相位双差方程和由所述基准站和流动站的双频伪距观测值建立的双差伪距方程，确定载波L1的双差整周模糊度的浮点解和载波L2的双差整周模糊度的浮点解；第二确定单元，用于根据所述载波L1的双差整周模糊度的浮点解和载波L2的双差整周模糊度浮点解进行一次模糊度搜索得到的载波L1的双差整周模糊度整数解和载波L2的双差整周模糊度整数解，并根据得到的所述载波L1的双差整周模糊度整数解和载波L2的双差整周模糊度整数解确定流动站到基准站的相对位置矢量。

本发明实施例一方面结合使用双频载波相位观测值建立宽巷组合方程和无电离层组合方程，并根据宽巷组合模糊度浮点解和无电离层组合模糊度浮点解与所述参考卫星使用的载波L1和载波L2的整周模糊度浮点解之间的关系，将所述宽巷组合方程和无电离层组合方程进行等效代换得到关于所述载波L1和所述载波L2的整周模糊度浮点解的载波相位双差方程；另一方面所述载波相位双差方程结合根据所述基准站和流动站的双频伪距观测值建立的双差伪距方程得到的观测方程组，通过求解该观测方程组得到所述确定载波L1、载波L2的双差整周模糊度的浮点解，最终根据所述载波L1、载波L2的双差整周模糊度浮点解进行一次模糊度搜索得到的载波L1、载波L2双差整周模糊度整数解确定流动站到基准站的相对位置矢量。可见，整个定位过程只用到了一次模糊度搜素，有效减少了模糊度搜索的次数，在保证定位精度不损失的条件下提高了实时动态差分定位的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术求解宽巷模糊度浮点解的方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供一种实时动态差分定位方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基站站和流动站接收四个参考卫星的测量数据示意图；

图4为本发明实施例提供一种实时动态差分定位步骤流程图；

图5为本发明实施例提供一种实时动态差分定位的设备示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

载波相位和伪距是卫星定位系统的两大基本观测量。由于载波相位的分辨率远高于伪距，故利用载波相位的载波相位差分定位技术被广泛地应用于高精度静态或动态的定位计算中。载波相位观测量实质上是同一时刻接收机所产生的基准信号的相位和接收到的来自卫星的载波信号的相位之差，其一般表达式为：

${\mathrm{\Φ}}_i^j\left(t\right)={\mathrm{\δ\Φ}}_i^j\left(t\right)+N_i^j(t-t_0)+N_i^j\left(t_0\right)+\mathrm{\ϵ}\left(t\right)......\left(1\right)$

其中，为相位差的不足整周的小数部分，为起始历元t₀时刻至观测历元t时刻的相位变化整周数，为相应起始历元t₀时刻的初始时刻整周模糊度，ε(t)为各种误差的影响。

考虑到若卫星j在历元t₀被接收机i锁定，则由接收机自动连续记数，故(1)式中为已知观测量。显然，要实现正确定位必须确定出初始相位整周数亦称初始时刻整周模糊度。理论上讲，初始时刻整周模糊度应为整数，但由于相位观测量中含有许多误差，如卫星与接收机钟差、大气延迟、观测噪声等，使得确定并非易事。可是一旦确定了初始时刻整周模糊度，只要同步观测的卫星数不少于4颗，即使只观测1个历元也能获得唯一的定位结果。因此，如果能寻求一种方法，它可以只用较少的观测数据就能很快地解出相位模糊度，则不仅能较大地提高作业效率，而且在动态定位计算应用中也不必担心信号的失真和相位的周跳，因此，如何准确而快速地确定整周模糊度一直是人们竞相研究的热点课题。

如图1所示，现有技术首先利用载波与伪距的线性组合建立方程求解宽巷模糊度浮点解，根据宽巷模糊度的长波特性，通过多历元求解平均值确定宽巷模糊度整数解；接着采用电离层无关组合建立方程分离出L1模糊度，继而确定L2模糊度；最后进行模糊度解算的正确性检验

可见，该方法进行两次模糊度搜索的计算，每进行一次模糊度的搜索都会明显的增加定位解算的时间，因此模糊度搜索在整体解算过程中占用的时间较长。为了解决这一问题，本发明实施例提供一种实时动态差分定位方法流程示意图，如图2所示，该流程包括：

步骤S101，获取基准站和流动站共同接收的多个参考卫星的双频伪距观测值和双频载波相位观测值。

步骤S102，根据所述双频载波相位观测值建立宽巷组合方程和无电离层组合方程。

步骤S103，根据宽巷组合模糊度浮点解和无电离层组合模糊度浮点解与所述参考卫星使用的载波L1和载波L2的整周模糊度浮点解之间的关系，将所述宽巷组合方程和无电离层组合方程进行等效代换得到关于所述载波L1和所述载波L2的整周模糊度浮点解的载波相位双差方程。

步骤S104，根据所述载波相位双差方程和由所述基准站和流动站的双频伪距观测值建立的双差伪距方程，确定载波L1的双差整周模糊度的浮点解和载波L2的双差整周模糊度的浮点解。

步骤S105，根据所述载波L1的双差整周模糊度的浮点解和载波L2的双差整周模糊度浮点解进行一次模糊度搜索得到的载波L1的双差整周模糊度整数解和载波L2的双差整周模糊度整数解，并根据得到的所述载波L1的双差整周模糊度整数解和载波L2的双差整周模糊度整数解确定流动站到基准站的相对位置矢量。

在步骤S101执行之前，如图3所示，所述流动站至少从全球定位系统GPS、北斗卫星导航系统BDS和格洛纳斯导航系统GLONASS中的一个系统中选择出N个参考卫星，其中，所述所述流动站与基准站选择的N个参考卫星相同；所述流动站的接收机接收N个参考卫星的卫星信号以获取所述N个参考卫星的双频伪距观测值和双频载波相位观测值，同时接收所述基准站发送的所述N个参考卫星的双频伪距观测值和双频载波相位观测值，可见，所述流动站可以从不同的导航系统中选择出多个参考卫星，因此所述流动站选择的参考卫星具有如下特点，即所述多个参考卫星中每个参考卫星对应的不同定位系统部分相同或全不相同，这样通过结合使用多个系统的参考卫星，避免了某个系统因为信号干扰造成的影响，提高了定位的准确性。

在步骤S103中，所述宽巷组合整周模糊度浮点解和无电离层组合整周模糊度浮点解与载波L1、载波L2的整周模糊度浮点解之间的关系，包括：

$\▿{\mathrm{\ΔN}}_5=\▿{\mathrm{\ΔN}}_1-\▿{\mathrm{\ΔN}}_2\mathrm{......}\[1\]$

$\▿{\mathrm{\ΔN}}_3=\frac{{\mathrm{cf}}_2}{f_1^2-f_2^2}\▿{\mathrm{\ΔN}}_5+\frac{c}{f_1+f_2}\▿{\mathrm{\ΔN}}_1+\▿{\mathrm{\Δ\ϵ}}_{\mathrm{\φ}}\mathrm{......}\[2\]$

其中，宽巷组合的整周模糊度的浮点解，分别是载波L1和载波L2双差载波观测值的整周模糊度浮点解，为无电离层组合的整周模糊度的浮点解，f₁、f₂分别是载波L1和载波L2频率，c为光速，为载波相位组合双差值，表示双差算子，表示单差算子。

具体地，对于短基线(基线长度小于10km)情况，利用宽巷组合L5与载波L1、L2观测值的关系，可以将载波L2的双差观测方程中的双差模糊度由和替换，得到公式三：

$\▿{\mathrm{\ΔN}}_2=\▿{\mathrm{\ΔN}}_1-\▿{\mathrm{\ΔN}}_5\mathrm{......}\[3\]$

而对于中长基线(基线长度大于10km)情况，利用宽巷组合L5、无电离层组合L3与L1、L2观测值的关系，可以将无电离层组合中的模糊度参数用宽巷组合模糊度参数和L1模糊度参数替换。具体推导如下：

无电离层组合观测方程为：

$\begin{array}{c}\▿{\mathrm{\ΔN}}_3=\frac{1}{f_1^2-f_2^2}\left(f_1^2\▿{\mathrm{\ΔL}}_1-f_2^2\▿{\mathrm{\ΔL}}_2\right)\\ =\frac{1}{f_1^2-f_2^2}\left(f_1^2{\mathrm{\λ}}_1\▿{\mathrm{\ΔN}}_1-f_2^2{\mathrm{\λ}}_2\▿{\mathrm{\ΔN}}_2\right)+\▿{\mathrm{\Δ\ϵ}}_{\mathrm{\φ}}\\ =\frac{1}{f_1^2-f_2^2}\left(f_{1}c\▿{\mathrm{\ΔN}}_1-f_{2}c\▿{\mathrm{\ΔN}}_1+f_{2}c\▿{\mathrm{\ΔN}}_1-f_{2}c\▿{\mathrm{\ΔN}}_2\right)+\▿{\mathrm{\Δ\ϵ}}_{\mathrm{\φ}}\\ =\frac{{\mathrm{cf}}_2}{f_1^2-f_2^2}\left(\▿{\mathrm{\ΔN}}_1-\▿{\mathrm{\ΔN}}_2\right)+\frac{c}{f_1+f_2}\▿{\mathrm{\ΔN}}_1+\▿{\mathrm{\Δ\ϵ}}_{\mathrm{\φ}}\\ =\frac{{\mathrm{cf}}_2}{f_1^2-f_2^2}\▿{\mathrm{\ΔN}}_5+\frac{c}{f_1+f_2}\▿{\mathrm{\ΔN}}_1+\▿{\mathrm{\Δ\ϵ}}_{\mathrm{\φ}}\end{array}\mathrm{......}\[4\]$

其中，无电离层组合的整周模糊度的浮点解，f₁、f₂分别是L1和L2载波频率，分别是L1和L2的双差载波观测值，c为光速，为载波相位组合双差值。

在步骤S102中，结合上述模糊度浮点解之间的关系，对现有的宽巷组合方程和无电离层组合方程作相应的等效变换，其中：

无电离层组合方程为：

其中，首先做如下定义：

${\mathrm{\λ}}_{x1}=\frac{c}{f_1+f_2},{\mathrm{\λ}}_{x2}=\frac{c}{f_1-f_2},f_{e1}=\frac{{f_1}^2}{{f_1}^2-{f_2}^2},f_{e2}=\frac{f_1\×f_2}{{f_1}^2-{f_2}^2}$

B_LC表示矩阵系数 $\left[\begin{array}{cccc}-{\mathrm{\λ}}_{x1}& \frac{-f_2}{(f_1+f_2){\mathrm{\λ}}_{x2}}& {\mathrm{\λ}}_{x1}& \frac{f_2}{(f_1+f_2){\mathrm{\λ}}_{x2}}\end{array}\right],$ 表示第i个参考卫星的基准站的载波相位观测值和流动站的载波相位观测值的双差测量常数向量，可表示为其中，ΔL₁是L1载波的单差观测值，是L2载波的双差观测值，是基准站和流动站间的载波相位双差测量常数向量，A_P是基准站和流动站间的相对位置向量系数矩阵，B_LC是基准站和流动站间的整周模糊度向量系数矩阵；基准站和流动站间的载波相位双差测量残差；a：基准站和流动站间的相对位置向量；b：基准站和流动站间的整周模糊度向量。

宽巷组合方程为：

其中，首先做如下定义：

B_WL表示矩阵系数[0-λ_x20λ_x2]，表示第i个参考卫星的基准站的载波相位观测值和流动站的载波相位观测值的双差测量常数向量，可表示为和分别是L1和L2的双差载波观测值，A_P是基准站和流动站间的相对位置向量系数矩阵，B_WL是基准站和流动站间的整周模糊度向量系数矩阵；基准站和流动站间的载波相位双差测量残差；a：基准站和流动站间的相对位置向量；b：基准站和流动站间的整周模糊度向量。

在此基础之上，我们可以得到载波相位双差方程如下：

其中， $A:\left[\begin{array}{c}{A}_P\\ A_P\end{array}\right],$ $B:\left[\begin{array}{c}{B}_{LC}\\ B_{WL}\end{array}\right],$ 基准站和流动站间的载波相位双差测量常数向量，A：基准站和流动站间的相对位置向量系数矩阵，B：基准站和流动站间的整周模糊度向量系数矩阵，a：基准站和流动站间的相对位置向量，b：基准站和流动站间的整周模糊度向量，基准站和流动站间的载波相位双差测量残差，基准站和流动站间的载波相位双差测量权系数矩阵，P：基础权系数矩阵， $P(col,lin)=P(lin,col)=\frac{(n-lin)col}{{\mathrm{n\σ}}_0^2},lin\≥col,$ n为解算星数，lin、col表示矩阵P的行和列，为测量噪声方差，A_P是基准站和流动站间的相对位置向量系数矩阵，和是基准站和流动站间的载波相位双差测量常数向量，B_LC和B_WL是基准站和流动站间的整周模糊度向量系数矩阵，和基准站和流动站间的载波相位双差测量残差，P_LC和P_WL：基准站和流动站间的载波相位双差测量权系数矩阵。

考虑到上述载波相位双差方程中的未知数a、b的个数多于方程个数，因此还需要联立双差伪距方程得到观测方程组，所述观测方程组如下：

其中，L_ρ表示基准站和流动站间的伪距双差测量常数向量，V_ρ表示基准站和流动站间的伪距双差测量残差，P_ρ表示基准站和流动站间的伪距双差测量权系数矩阵，q表示基准站和流动站间的伪距双差测量权系数因子，其大小依赖于伪距测量精度及误差水平，典型值为10^-4～10^-6，其余参数代表含义有上述公式相同。

上述公式[8]可表示为如下的矩阵形式：

公式[9]加上系数矩阵，利用最小二乘法可得：

上式可简化为：

令

则上式可简记为：

$\left[\begin{array}{cc}{N}_{aa}& N_{ab}\\ N_{ba}& N_{bb}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}a\\ b\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{U}_a\\ U_b\end{array}\right]$ 即可最小二乘解：

$\hat{a}=N_{aa}^{-1}(U_a-N_{ab}\hat{b})\mathrm{......}\[12\]$

$\hat{b}={(N_{bb}-\frac{1}{1+q}\·N_{ba}\·N_{aa}^{-1}\·N_{ab})}^{-1}.(U_b-\frac{1}{1+q}\·N_{ba}\·N_{aa}^{-1}\·U_a)......\[13\]$

所述结果向量b中包括载波L1、载波L2的双差模糊度浮点解，根据所述载波L1、载波L2的双差模糊度浮点解使用LAMBDA搜索得出多组模糊度和一个表征模糊度可靠性的Ratio门限值，并根据多组模糊度和一个表征模糊度可靠性的Ratio门限值确定所述载波L1的双差整周模糊度整数解和所述载波L2的双差整周模糊度整数解；根据所述双差整周模糊度整数解确定流动站到基准站的相对位置矢量。

可见，本发明实施例的实时动态定位过程如图4所示，流动站和基准站根据双频伪距观测值和双频载波相位观测值分别组建三个方程：无电离层组合观测方程、宽巷组合观测方程和双差伪距观测方程，通过三个方程的联合求解求得载波L1、载波L2的双差模糊度浮点解，然后通过LAMBDA搜索确定双差整周模糊度整数解，根据所述双差整周模糊度整数解确定流动站到基准站的相对位置矢量。这样，整个定位过程只用到了一次模糊度搜素，有效减少了模糊度搜索的次数，在保证定位精度不损失的条件下提高了实时动态差分定位的效率。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种实时动态差分定位的设备，该设备可执行上述方法实施例，该设备可以安装在流动站上，也可以独立于基站站和流动站而单独安装。本发明实施例提供的设备如图5所示，包括：获取单元401，方程建立单元402，载波相位双差方程确定单元403，第一确定单元404，第二确定单元405，其中：

获取单元401，用于获取基准站和流动站共同接收的多个参考卫星的双频伪距观测值和双频载波相位观测值；

方程建立单元402，用于根据所述双频载波相位观测值建立宽巷组合方程和无电离层组合方程；

载波相位双差方程确定单元403，用于根据根据宽巷组合模糊度浮点解和无电离层组合模糊度浮点解与载波的整周模糊度浮点解之间的关系，将所述宽巷组合方程和无电离层组合方程进行等效代换得到关于所述载波L1和所述载波L2的整周模糊度浮点解的载波相位双差方程；

第一确定单元404，用于根据所述载波相位双差方程和由所述基准站和流动站的双频伪距观测值建立的双差伪距方程，确定载波L1的双差整周模糊度的浮点解和载波L2的双差整周模糊度的浮点解；

第二确定单元405，用于根据所述载波L1的双差整周模糊度的浮点解和载波L2的双差整周模糊度浮点解进行一次模糊度搜索得到的载波L1的双差整周模糊度整数解和载波L2的双差整周模糊度整数解，并根据得到的所述载波L1的双差整周模糊度整数解和载波L2的双差整周模糊度整数解确定流动站到基准站的相对位置矢量。

在获取单元401获取到测量值之前，还需要至少从全球定位系统GPS、北斗卫星导航系统BDS和格洛纳斯导航系统GLONASS系统中的一个系统中选择出N个参考卫星，其中，所述基准站和流动站选择的N个参考卫星相同，并且接收N个参考卫星的卫星信号以获取所述N个参考卫星的双频伪距观测值和双频载波相位观测值，同时接收所述基准站发送的所述N个参考卫星的双频伪距观测值和双频载波相位观测值，可见，所述流动站可以从不同的导航系统中选择出多个参考卫星，因此所述流动站选择的参考卫星具有如下特点，即所述多个参考卫星中每个参考卫星对应的不同定位系统部分相同或全不相同，这样通过结合使用多个系统的参考卫星，避免了某个系统因为信号干扰造成的影响，提高了定位的准确性。

所述宽巷组合整周模糊度浮点解和无电离层组合整周模糊度浮点解与载波L1、载波L2的整周模糊度浮点解之间的关系，包括：

公式一： $\▿{\mathrm{\ΔN}}_5=\▿{\mathrm{\ΔN}}_1-\▿{\mathrm{\ΔN}}_2$

公式二： $\▿{\mathrm{\ΔN}}_3=\frac{{\mathrm{cf}}_2}{f_1^2-f_2^2}\▿{\mathrm{\ΔN}}_5+\frac{c}{f_1+f_2}\▿{\mathrm{\ΔN}}_1+\▿{\mathrm{\Δ\ϵ}}_{\mathrm{\φ}}$

其中，宽巷组合的整周模糊度的浮点解，分别是载波L1和载波L2双差载波观测值的整周模糊度浮点解，为无电离层组合的整周模糊度的浮点解，f₁、f₂分别是载波L1和载波L2频率，c为光速，为载波相位组合双差值。

所述载波相位双差方程为：

其中， $A:\left[\begin{array}{c}{A}_P\\ A_P\end{array}\right],$ $B:\left[\begin{array}{c}{B}_{LC}\\ B_{WL}\end{array}\right],$ 基准站和流动站间的载波相位双差测量常数向量，A：基准站和流动站间的相对位置向量系数矩阵；B：基准站和流动站间的整周模糊度向量系数矩阵，a：基准站和流动站间的相对位置向量，b：基准站和流动站间的整周模糊度向量，基准站和流动站间的载波相位双差测量残差，，基准站和流动站间的载波相位双差测量权系数矩阵；P：基础权系数矩阵， $P(col,lin)=P(lin,col)=\frac{(n-lin)col}{{\mathrm{n\σ}}_0^2},lin\≥col,$ n为解算星数，lin、col表示矩阵P的行和列，为测量噪声方差，A_P是基准站和流动站间的相对位置向量系数矩阵，和是基准站和流动站间的载波相位双差测量常数向量，B_LC和B_WL是基准站和流动站间的整周模糊度向量系数矩阵，和基准站和流动站间的载波相位双差测量残差，P_LC和P_WL：基准站和流动站间的载波相位双差测量权系数矩阵。

所述第二确定单元405具体用于：根据所述载波L1、载波L2的双差模糊度浮点解使用LAMBDA搜索得出多组模糊度和一个表征模糊度可靠性的Ratio门限值，并根据多组模糊度和一个表征模糊度可靠性的Ratio门限值确定所述载波L1的双差整周模糊度整数解和所述载波L2的双差整周模糊度整数解。

这样，整个定位过程只用到了一次模糊度搜素，有效减少了模糊度搜索的次数，在保证定位精度不损失的条件下提高了实时动态差分定位的效率。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种实时动态差分定位方法，其特征在于，包括：

获取基准站和流动站共同接收的多个参考卫星的双频伪距观测值和双频载波相位观测值；

根据所述双频载波相位观测值建立宽巷组合方程和无电离层组合方程；

根据宽巷组合模糊度浮点解和无电离层组合模糊度浮点解与所述参考卫星使用的载波L1和载波L2的整周模糊度浮点解之间的关系，将所述宽巷组合方程和无电离层组合方程进行等效代换得到关于所述载波L1和所述载波L2的整周模糊度浮点解的载波相位双差方程；

根据所述载波相位双差方程和由所述基准站和流动站的双频伪距观测值建立的双差伪距方程，确定载波L1的双差整周模糊度的浮点解和载波L2的双差整周模糊度的浮点解；

根据所述载波L1的双差整周模糊度的浮点解和载波L2的双差整周模糊度浮点解进行一次模糊度搜索得到的载波L1的双差整周模糊度整数解和载波L2的双差整周模糊度整数解，并根据得到的所述载波L1的双差整周模糊度整数解和载波L2的双差整周模糊度整数解确定流动站到基准站的相对位置矢量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个参考卫星中每个参考卫星对应的不同定位系统部分相同或全不相同。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述宽巷组合整周模糊度浮点解和无电离层组合整周模糊度浮点解与载波L1、载波L2的整周模糊度浮点解之间的关系，包括：

公式一： $\▿{\mathrm{\ΔN}}_5=\▿{\mathrm{\ΔN}}_1-\▿{\mathrm{\ΔN}}_2$

公式二： $\▿{\mathrm{\ΔN}}_3=\frac{{\mathrm{cf}}_2}{f_1^2-f_2^2}\▿{\mathrm{\ΔN}}_5+\frac{c}{f_1+f_2}\▿{\mathrm{\ΔN}}_1+\▿{\mathrm{\Δ\ϵ}}_{\mathrm{\φ}}$

其中，为宽巷组合的整周模糊度的浮点解，分别是载波L1和载波L2双差载波观测值的整周模糊度浮点解，为无电离层组合的整周模糊度的浮点解，f₁、f₂分别是载波L1和载波L2频率，c为光速，为载波相位组合双差值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载波相位双差方程为：

其中， 基准站和流动站间的载波相位双差测量常数向量，A：基准站和流动站间的相对位置向量系数矩阵,B：基准站和流动站间的整周模糊度向量系数矩阵，α：基准站和流动站间的相对位置向量，b：基准站和流动站间的整周模糊度向量，基准站和流动站间的载波相位双差测量残差，基准站和流动站间的载波相位双差测量权系数矩阵,P：基础权系数矩阵， $P(col,lin)=P(lin,col)=\frac{(n-lin)col}{{\mathrm{n\σ}}_0^2},lin\≥col,$ n为解算星数，lin、col表示矩阵P的行和列，为测量噪声方差，A_P是基准站和流动站间的相对位置向量系数矩阵，和是基准站和流动站间的载波相位双差测量常数向量，B_Lc和B_WL是基准站和流动站间的整周模糊度向量系数矩阵，和基准站和流动站间的载波相位双差测量残差，P_LC和P_WL：基准站和流动站间的载波相位双差测量权系数矩阵。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述载波L1的双差整周模糊度的浮点解和载波L2的双差整周模糊度浮点解进行一次模糊度搜索得到的载波L1的双差整周模糊度整数解和载波L2的双差整周模糊度整数解，包括：

根据所述载波L1、载波L2的双差模糊度浮点解使用LAMBDA搜索得出多组模糊度和一个表征模糊度可靠性的Ratio门限值，并根据多组模糊度和一个表征模糊度可靠性的Ratio门限值确定所述载波L1的双差整周模糊度整数解和所述载波L2的双差整周模糊度整数解。

6.一种实时动态差分定位的设备，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取基准站和流动站共同接收的多个参考卫星的双频伪距观测值和双频载波相位观测值；

方程建立单元，用于根据所述双频载波相位观测值建立宽巷组合方程和无电离层组合方程；

载波相位双差方程确定单元，用于根据根据宽巷组合模糊度浮点解和无电离层组合模糊度浮点解与载波的整周模糊度浮点解之间的关系，将所述宽巷组合方程和无电离层组合方程进行等效代换得到关于所述载波L1和所述载波L2的整周模糊度浮点解的载波相位双差方程；

第一确定单元，用于根据所述载波相位双差方程和由所述基准站和流动站的双频伪距观测值建立的双差伪距方程，确定载波L1的双差整周模糊度的浮点解和载波L2的双差整周模糊度的浮点解；

第二确定单元，用于根据所述载波L1的双差整周模糊度的浮点解和载波L2的双差整周模糊度浮点解进行一次模糊度搜索得到的载波L1的双差整周模糊度整数解和载波L2的双差整周模糊度整数解，并根据得到的所述载波L1的双差整周模糊度整数解和载波L2的双差整周模糊度整数解确定流动站到基准站的相对位置矢量。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述多个参考卫星中每个参考卫星对应的不同定位系统部分相同或全不相同。

8.如权利要求6所述的设备，其特征在于，根据宽巷组合模糊度浮点解和无电离层组合模糊度浮点解与所述载波L1和所述载波L2的整周模糊度浮点解之间的关系，包括：

公式一： $\▿{\mathrm{\ΔN}}_5=\▿{\mathrm{\ΔN}}_1-\▿{\mathrm{\ΔN}}_2$

公式二： $\▿{\mathrm{\ΔN}}_3=\frac{{\mathrm{cf}}_2}{f_1^2-f_2^2}\▿{\mathrm{\ΔN}}_5+\frac{c}{f_1+f_2}\▿{\mathrm{\ΔN}}_1+\▿{\mathrm{\Δ\ϵ}}_{\mathrm{\φ}}$

其中，宽巷组合的整周模糊度的浮点解，分别是载波L1和载波L2双差载波观测值的整周模糊度浮点解，为无电离层组合的整周模糊度的浮点解，f₁、f₂分别是载波L1和载波L2频率，c为光速，为载波相位组合双差值。

9.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述载波相位双差方程为：

其中， 基准站和流动站间的载波相位双差测量常数向量，A：基准站和流动站间的相对位置向量系数矩阵,B：基准站和流动站间的整周模糊度向量系数矩阵，α：基准站和流动站间的相对位置向量，b：基准站和流动站间的整周模糊度向量，基准站和流动站间的载波相位双差测量残差，基准站和流动站间的载波相位双差测量权系数矩阵,P：基础权系数矩阵， $P(col,lin)=P(lin,col)=\frac{(n-lin)col}{{\mathrm{n\σ}}_0^2},lin\≥col,$ n为解算星数，lin、col表示矩阵P的行和列，为测量噪声方差，A_p是基准站和流动站间的相对位置向量系数矩阵，和是基准站和流动站间的载波相位双差测量常数向量，B_Lc和B_WL，是基准站和流动站间的整周模糊度向量系数矩阵，和基准站和流动站间的载波相位双差测量残差，P_LC和P_WL：基准站和流动站间的载波相位双差测量权系数矩阵。

10.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第二确定单元具体用于：

根据所述载波L1、载波L2的双差模糊度浮点解使用LAMBDA搜索得出多组模糊度和一个表征模糊度可靠性的Ratio门限值，并根据多组模糊度和一个表征模糊度可靠性的Ratio门限值确定所述载波L1的双差整周模糊度整数解和所述载波L2的双差整周模糊度整数解。