CN105277958A - 一种采用三频数据进行相对定位解算的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用三频数据进行相对定位解算的方法，所述方法包括以下步骤：获得站点已知信息、基准站三频观测数据和流动站三频观测数据并计算卫星位置；利用所述站点已知信息和所述基准站、流动站的三频观测数据进行组合构建超宽项组合观测值与宽项组合观测值后通过若干历元求解超宽项模糊度和宽项模糊度的值；通过固定了模糊度的超宽项组合观测值和宽项组合观测值与Geometric-free观测值进行组合求解出所有频率的模糊度；根据各固定模糊度的多频观测值组建求解弱电离层观测值模糊度。本发明提供的采用三频数据进行相对定位解算的方法，通过采用三频数据进行相对定位解算，模糊度固定速度快，相对定位基线更长。

Description

一种采用三频数据进行相对定位解算的方法

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种采用三频数据进行相对定位解算的方法。

背景技术

在BDS(BeiDouNavigationSatelliteSystem，北斗卫星导航系统)投入使用之前，现有的导航系统采用的是基于双频数据进行结算，采用这种方法进行解算一般耗时较长，且模糊度固定结果的成功率容易受伪距精度影响，并且基线长度越长，固定的成功率越低，进而影响相对定位结算结果的准确性。

随着支持三频数据的BDS系统正式投入使用和GPS系统现代化增加L5波段，使用三频数据进行结算成为可能。

发明内容

鉴于目前卫星导航技术领域存在的上述不足，本发明提供一种采用三频数据进行相对定位解算的方法，模糊度固定速度快、相对定位基线更长。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种采用三频数据进行相对定位解算的方法，所述采用三频数据进行相对定位解算的方法包括以下步骤：

获得站点已知信息、基准站三频观测数据和流动站三频观测数据并计算卫星位置；

利用所述站点已知信息和所述基准站、流动站的三频观测数据进行组合构建超宽项组合观测值与宽项组合观测值后通过若干历元求解超宽项模糊度和宽项模糊度的值；

通过固定了模糊度的超宽项组合观测值和宽项组合观测值与Geometric-free观测值进行组合求解出所有频率的模糊度；

根据各固定模糊度的多频观测值组建求解弱电离层观测值模糊度。

依照本发明的一个方面，所述步骤利用三频观测数据进行组合构建超宽项组合观测值与宽项组合观测值后通过若干历元求解超宽项模糊度和宽项模糊度的值具体包括以下步骤：

假设三个频率相位观测值对应波长分别为λ₁、λ₂、λ₅，频率分别为f₁、f₂、f₅，构建双差观测方程如下：

其中：

Δ▽N_(i,j,k)＝i*Δ▽N₁+j*Δ▽N₂+k*Δ▽N₅

${\mathrm{\λ}}_{(i,j,k)}=\frac{{\mathrm{\λ}}_1{\mathrm{\λ}}_2{\mathrm{\λ}}_5}{i*{\mathrm{\λ}}_2{\mathrm{\λ}}_5+j*{\mathrm{\λ}}_1{\mathrm{\λ}}_5+k*{\mathrm{\λ}}_1{\mathrm{\λ}}_2}$

${\mathrm{\β}}_{(i,j,k)}={\mathrm{\λ}}_{(i,j,k)}\frac{i*{\mathrm{\λ}}_1+j*{\mathrm{\λ}}_2+k*{\mathrm{\λ}}_5}{{{\mathrm{\λ}}_1}^2}$

Δ▽为双差算子，为载波相位观测值，δ_tr为对流层延迟误差，δ_ion为L1相位观测值的电离层延迟误差，N为模糊度，ξ为噪声。

构建超宽项观测值和宽项观测值然后代入所述的双差观测方程中，计算得到对应的超宽项模糊度Δ▽N_(0,1,-1)和宽项模糊度Δ▽N_(1,-6,5)。

依照本发明的一个方面，所述步骤利用三频观测数据进行组合构建超宽项组合观测值与宽项组合观测值后通过若干历元求解超宽项模糊度和宽项模糊度的值实施之前需执行步骤：选取参考卫星。

依照本发明的一个方面，所述步骤利用三频观测数据进行组合构建超宽项组合观测值与宽项组合观测值后通过若干历元求解超宽项模糊度和宽项模糊度的值还包括以下步骤：

进行粗差探测；

进行周跳探测与修复；

删除短弧段历元观测值。

依照本发明的一个方面，所述步骤通过固定了模糊度的超宽项组合观测值和宽项组合观测值与Geometric-free观测值进行组合求解出所有频率的模糊度包括以下步骤：

根据下列方程：

结合超宽项模糊度Δ▽N_(0,1,-1)的值和宽项模糊度Δ▽N_(1,-6,5)的值，求出其中一频率的模糊度Δ▽N_(1,0,0)；

再求出另两频率的模糊度Δ▽N_(0,1,0)和Δ▽N_(0,0,1)。

依照本发明的一个方面，所述步骤根据各固定模糊度的多频观测值组建求解弱电离层观测值模糊度包括以下步骤：

组建L1、L2的弱电离层观测值的公式如下：

同理可得其他弱电离层观测值。

本发明实施的优点：本方法所述的采用三频数据进行相对定位解算的方法通过采集三频数据，然后利用三频观测数据进行组合构建超宽项组合观测值与宽项组合观测值后通过若干历元求解超宽项模糊度和宽项模糊度的值，然后通过固定了模糊度的超宽项组合观测值和宽项组合观测值与Geometric-free观测值进行组合求解出所有频率的模糊度，最后根据各固定模糊度的多频观测值组建求解弱电离层观测值模糊度，模糊度固定速度快，相对定位基线更长，可实现中长基线模糊度快速固定，最终实现相对定位解算。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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。

图1为本发明所述的一种采用三频数据进行相对定位解算的方法示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种采用三频数据进行相对定位解算的方法，所述采用三频数据进行相对定位解算的方法包括以下步骤：

步骤S1：获得站点已知信息、基准站三频观测数据和流动站三频观测数据并计算卫星位置；

所述步骤S1获得站点已知信息、基准站三频观测数据和流动站三频观测数据并计算卫星位置的具体实施方式可为：通过BDS(BeiDouNavigationSatelliteSystem，北斗卫星导航系统)获得站点已知信息、基准站三频观测数据和流动站三频观测数据，所述站点已知信息包括BDS广播星历，然后通过现有的数据计算卫星的位置。

步骤S2：利用所述站点已知信息和所述基准站、流动站的三频观测数据进行组合构建超宽项组合观测值与宽项组合观测值后通过若干历元求解超宽项模糊度和宽项模糊度的值；

在所述步骤S2利用所述站点已知信息和所述基准站、流动站的三频观测数据进行组合构建超宽项组合观测值与宽项组合观测值后通过若干历元求解超宽项模糊度和宽项模糊度的值执行前需选取参考卫星，以方便进行定位解算。

所述步骤S2利用所述站点已知信息和所述基准站、流动站的三频观测数据进行组合构建超宽项组合观测值与宽项组合观测值后通过若干历元求解超宽项模糊度和宽项模糊度的值的具体实施步骤如下：

假设三个频率相位观测值对应波长分别为λ₁、λ₂、λ₅，频率分别为f₁、f₂、f₅，构建双差观测方程如下：

其中：

Δ▽N_(i,j,k)＝i*Δ▽N₁+j*Δ▽N₂+k*Δ▽N₅

${\mathrm{\λ}}_{(i,j,k)}=\frac{{\mathrm{\λ}}_1{\mathrm{\λ}}_2{\mathrm{\λ}}_5}{i*{\mathrm{\λ}}_2{\mathrm{\λ}}_5+j*{\mathrm{\λ}}_1{\mathrm{\λ}}_5+k*{\mathrm{\λ}}_1{\mathrm{\λ}}_2}$

${\mathrm{\β}}_{(i,j,k)}={\mathrm{\λ}}_{(i,j,k)}\frac{i*{\mathrm{\λ}}_1+j*{\mathrm{\λ}}_2+k*{\mathrm{\λ}}_5}{{{\mathrm{\λ}}_1}^2}$

Δ▽为双差算子，为载波相位观测值，δ_tr为对流层延迟误差，δ_ion为L1相位观测值的电离层延迟误差，N为模糊度，ξ为噪声。

构建超宽项观测值和宽项观测值然后代入所述的双差观测方程中，计算得到对应的超宽项模糊度Δ▽N_(0,1,-1)和宽项模糊度Δ▽N_(1,-6,5)。

其中，还需执行以下步骤：进行粗差探测，进行周跳探测与修复和删除短弧段历元观测值。

步骤S3：通过固定了模糊度的超宽项组合观测值和宽项组合观测值与Geometric-free观测值进行组合求解出所有频率的模糊度；

所述步骤S3通过固定了模糊度的超宽项组合观测值和宽项组合观测值与Geometric-free观测值进行组合求解出所有频率的模糊度的具体实施步骤如下：

根据下列方程：

结合超宽项模糊度Δ▽N_(0,1,-1)的值和宽项模糊度Δ▽N_(1,-6,5)的值，求出其中一频率的模糊度Δ▽N_(1,0,0)；

再求出另两频率的模糊度Δ▽N_(0,1,0)和Δ▽N_(0,0,1)。

步骤S4：根据各固定模糊度的多频观测值组建求解弱电离层观测值模糊度；

所述步骤S4根据各固定模糊度的多频观测值组建求解弱电离层观测值模糊度的具体实施步骤可为：

组建L1、L2的弱电离层观测值的公式如下：

同理可得其他弱电离层观测值。

本发明实施的优点：本方法所述的采用三频数据进行相对定位解算的方法通过采集三频数据，然后利用三频观测数据进行组合构建超宽项组合观测值与宽项组合观测值后通过若干历元求解超宽项模糊度和宽项模糊度的值，然后通过固定了模糊度的超宽项组合观测值和宽项组合观测值与Geometric-free观测值进行组合求解出所有频率的模糊度，最后根据各固定模糊度的多频观测值组建求解弱电离层观测值模糊度，模糊度固定速度快，相对定位基线更长，可实现中长基线模糊度快速固定，最终实现相对定位解算。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种采用三频数据进行相对定位解算的方法，其特征在于，所述采用三频数据进行相对定位解算的方法包括以下步骤：

获得站点已知信息、基准站三频观测数据和流动站三频观测数据并计算卫星位置；

利用所述站点已知信息和所述基准站、流动站的三频观测数据进行组合构建超宽项组合观测值与宽项组合观测值后通过若干历元求解超宽项模糊度和宽项模糊度的值；

通过固定了模糊度的超宽项组合观测值和宽项组合观测值与Geometric-free观测值进行组合求解出所有频率的模糊度；

根据各固定模糊度的多频观测值组建求解弱电离层观测值模糊度。

2.根据权利要求1所述的采用三频数据进行相对定位解算的方法，其特征在于，所述步骤利用三频观测数据进行组合构建超宽项组合观测值与宽项组合观测值后通过若干历元求解超宽项模糊度和宽项模糊度的值具体包括以下步骤：

假设三个频率相位观测值对应波长分别为λ₁、λ₂、λ₅，频率分别为f₁、f₂、f₅，构建双差观测方程如下：

其中：

Δ▽N_(i,j,k)＝i*Δ▽N₁+j*Δ▽N₂+k*Δ▽N₅

Δ▽为双差算子，为载波相位观测值，δ_tr为对流层延迟误差，δ_ion为L1相位观测值的电离层延迟误差，N为模糊度，ξ为噪声。

构建超宽项观测值和宽项观测值然后代入所述的双差观测方程中，计算得到对应的超宽项模糊度Δ▽N_(0,1,-1)和宽项模糊度Δ▽N_(1,-6,5)。

3.根据权利要求2所述的采用三频数据进行相对定位解算的方法，其特征在于，所述步骤利用三频观测数据进行组合构建超宽项组合观测值与宽项组合观测值后通过若干历元求解超宽项模糊度和宽项模糊度的值实施之前需执行步骤：选取参考卫星。

4.根据权利要求3所述的采用三频数据进行相对定位解算的方法，其特征在于，所述步骤利用三频观测数据进行组合构建超宽项组合观测值与宽项组合观测值后通过若干历元求解超宽项模糊度和宽项模糊度的值还包括以下步骤：

进行粗差探测；

进行周跳探测与修复；

删除短弧段历元观测值。

5.根据权利要求2至4之一所述的采用三频数据进行相对定位解算的方法，其特征在于，所述步骤通过固定了模糊度的超宽项组合观测值和宽项组合观测值与Geometric-free观测值进行组合求解出所有频率的模糊度包括以下步骤：

根据下列方程：

结合超宽项模糊度Δ▽N_(0,1,-1)的值和宽项模糊度Δ▽N_(1,-6,5)的值，求出其中一频率的模糊度Δ▽N_(1,0,0)；

再求出另两频率的模糊度Δ▽N_(0,1,0)和Δ▽N_(0,0,1)。

6.根据权利要求5所述的采用三频数据进行相对定位解算的方法，其特征在于，所述步骤根据各固定模糊度的多频观测值组建求解弱电离层观测值模糊度包括以下步骤：

组建L1、L2的弱电离层观测值的公式如下：

同理可得其他弱电离层观测值。