CN106324640B - 一种rtk定位中整周模糊度的动态确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RTK定位中整周模糊度的动态确定方法，属于全球卫星导航系统RTK定位领域。本发明方案在使用LAMBDA方法搜索出模糊度和Ratio值之后，根据RTK定位过程所处的阶段，动态地设定阈值；若当前历元解算的模糊度组合的Ratio值及累积Ratio值均大于所设的对应阈值时，就认为该组模糊度为正确的模糊度组合。本发明方案可有效抑制模糊度的误判和漏判，增加了模糊度确定的可靠性，并且有助于缩短RTK定位中收敛到固定解的时间，提高RTK定位的精度。

Description

一种RTK定位中整周模糊度的动态确定方法

技术领域

本发明涉及全球卫星导航系统RTK定位领域，特别是一种RTK定位中整周模糊度的动态确定方法。

背景技术

卫星全球定位系统作为新兴技术被广泛应用到军事、导航调度、地质勘探、测绘、开发等多种领域。定位包括单点定位和RTK(Real-Time Kinematic)定位两种，在大地测量或工程测量等精度要求较高的领域，通常采用RTK定位，以确保一定的精度。

RTK定位之所以可以确保一定的精度，是因为其主要利用了精度高的载波相位。然而，载波相位测量中存在着模糊度，模糊度是一个未知的固定的先念值。而整周模糊度一旦确定，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成为高精度定位、定向中一个至关重要的方面。

模糊度解算通常分为三步：1)模糊度的初始化，即模糊度的浮点解；2)模糊度搜索；3)模糊度的确定。

中国发明专利申请201310233605.0，公布号CN 104237918 A，公布日2014.12.24，给出了一种卫星导航中的载波相位整周模糊度的确定方法，该方法虽然能够抑制由于模型内外误差所带来的模糊度误判和漏判，可有效提高模糊度解算成功率并缩短模糊度固定时间，有助于系统取得高精度定位、定向结果。但是该发明方案存在计算量太大以及确定模糊度的过程较为复杂等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种RTK定位中整周模糊度的动态确定方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案，包括以下步骤：

(1)每个历元独立地求解整周模糊度的浮点解及相应协方差阵；

(2)进行整周模糊度搜索，得到第i历元的所有卫星的一组模糊度和一个表征第i历元模糊度可靠性的指标——Ratio_i值，j为卫星编号；

(3)判断当前历元i能否确定整周模糊度：

上述技术方案的步骤(3)中：

历元i整周模糊度的确定需要同时满足以下两个条件：

<1>把多个历元搜索出来的相同模糊度的Ratio值相加，就得到这组模糊度相应的累积Ratio值，记为Ratio_All，Ratio_All须满足

Ratio_All＞η

其中，η为本发明方案中需要进行动态调整的参数，为正数；

<2>当前历元i搜索出来的Ratio值，记作Ratio_i，须满足

Ratio_i＞ζ

其中，ζ为本发明方案中需要进行动态调整的参数，为正数；

若能确定整周模糊度，则当前历元的RTK定位求得固定解；否则，当前历元的RTK定位求得浮点解。

优选的，步骤(2)中用LAMBDA方法进行整周模糊度搜索。

优选的，上述阈值η满足函数：

其中，t为当前历元数，t₀为最近一次由稳定->异常的历元数，t₁为最近一次由初始->稳定或异常->稳定的历元数；

所述初始阶段、初始->稳定阶段、稳定->异常阶段、异常->稳定阶段，是将RTK定位分成四个阶段：

①初始阶段：连续六个历元出现固定解之前；

②初始->稳定阶段：第一次连续六个历元出现固定解之后；

③稳定->异常阶段：在阶段②后，因整周模糊度没法固定，导致出现浮点解之后；

④异常->稳定阶段：在阶段③后，连续三个历元出现固定解之后。

优选的，上述阈值ζ满足函数：

其中，t为当前历元数，t₀为最近一次由稳定->异常的历元数，t₁为最近一次由初始->稳定或异常->稳定的历元数；

所述初始阶段、初始->稳定阶段、稳定->异常阶段、异常->稳定阶段，是将RTK定位分成四个阶段：

①初始阶段：连续六个历元出现固定解之前；

②初始->稳定阶段：第一次连续六个历元出现固定解之后；

③稳定->异常阶段：在阶段②后，因整周模糊度没法固定，导致出现浮点解之后；

④异常->稳定阶段：在阶段③后，连续三个历元出现固定解之后。

有益效果：

本发明方案提供的整周模糊度的动态确定方法，可有效抑制模糊度的误判和漏判，增加了模糊度确定的可靠性，并且有助于缩短RTK定位中收敛到固定解的时间，提高RTK定位的精度。

附图说明

图1：本发明方案操作流程图

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

结合图1，给出本发明RTK定位中整周模糊度的动态确定方法的最优实施例，包括以下步骤：

(1)每个历元独立地求解整周模糊度的浮点解及相应协方差阵；

(2)进行整周模糊度搜索，得到第i历元的所有卫星的一组模糊度和一个表征第i历元模糊度可靠性的指标——Ratio_i值，j为卫星编号；

举例说明：在i＝10历元，已经完成了10个历元的模糊度求解，则有:

其中j为卫星编号。对进行比较，对同一组模糊度值的Ratio_i进行相加。设模糊度组合有4次出现，分别为(i＝1,2,5,10)的时候，则对于模糊度组合就有

<1>此时，η为本发明方案中需要进行动态调整的参数，RTK定位处于第①阶段，可得η为15，判断Ratio_All＞η成立；

<2>本实施例中，Ratio₁₀＝3.508，ζ为本发明方案中需要进行动态调整的参数，结合RTK定位处于第①段，可得ζ为2.0，判断Ratio₁₀＞ζ成立；

总结：当前历元确定了整周模糊度，RTK定位可求得固定解。

对本实施例进行算法仿真，i＝10历元的计算结果如表1所示。

表1

从表1可以看出，第一个模糊度组合的累积Ratio值达到20.956，明显大于第二个模糊度组合的累积Ratio值，且第一个模糊度组合同时满足上述两个条件，因此可以确定第一组模糊度为正确的模糊度。本发明提出的方案提高了模糊度确定的可靠性。

原理说明：

<1>由阈值η满足的函数可以看出：

当RTK定位处于初始阶段时，将其值设为最小，即15，是考虑到让RTK定位快些收敛到固定解；

当RTK定位处于稳定->异常阶段时，其值将由初始、异常->稳定阶段的初始值20，随着历元数的增加，一直逼近初始阶段的15。这是考虑到当判定为异常时，可能存在误判现象；

当RTK定位处于初始、异常->稳定阶段时，其值随着历元数的增加，由20一直增加到25，是考虑到提高RTK定位质量，适当增大对模糊度固定的要求。

<2>由阈值ζ满足的函数可以看出：

当RTK定位处于初始阶段时，将其值设为最小，即2.0，是考虑到让RTK定位快些收敛到固定解；

当RTK定位处于稳定->异常阶段时，其值将由初始、异常->稳定阶段的初始值3.0，随着历元数的增加，一直逼近初始阶段的2.0。这是考虑到当判定为异常时，可能存在误判现象；

当RTK定位处于初始、异常->稳定阶段时，其值随着历元数的增加，由3.0一直增加到4.0，是考虑到提高RTK定位质量，适当增大对模糊度固定的要求。

以上所述实施例仅表达了本发明最优的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种RTK定位中整周模糊度的动态确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)每个历元独立地求解整周模糊度的浮点解及相应协方差阵；

(2)进行整周模糊度搜索，得到第i历元的所有卫星的一组模糊度和一个表征第i历元模糊度可靠性的指标——Ratio_i值，j为卫星编号；

(3)判断当前历元i能否确定整周模糊度：

上述技术方案的步骤(3)中：

历元i整周模糊度的确定需要同时满足以下两个条件：

<1>把多个历元搜索出来的相同模糊度的Ratio值相加，就得到这组模糊度相应的累积Ratio值，记为Ratio_All，Ratio_All须满足

Ratio_All＞η

其中，η为需要进行动态调整的参数，为正数；上述阈值η满足函数：

其中，t为当前历元数，t₀为最近一次由稳定->异常的历元数，t₁为最近一次由初始->稳定或异常->稳定的历元数；

所述初始阶段、初始->稳定阶段、稳定->异常阶段、异常->稳定阶段，是将RTK定位分成四个阶段：

①初始阶段：连续六个历元出现固定解之前；

②初始->稳定阶段：第一次连续六个历元出现固定解之后；

③稳定->异常阶段：在阶段②后，出现浮点解之后；

④异常->稳定阶段：在阶段③后，连续三个历元出现固定解之后；

<2>当前历元i搜索出来的Ratio值，记作Ratio_i，须满足

Ratio_i＞ζ

其中，ζ为需要进行动态调整的参数，为正数；

若能确定整周模糊度，则当前历元的RTK定位求得固定解；否则，当前历元的RTK定位求得浮点解。

2.根据权利要求1所述的一种RTK定位中整周模糊度的动态确定方法，其特征在于，步骤(2)中用LAMBDA方法进行整周模糊度搜索。

3.根据权利要求1所述的一种RTK定位中整周模糊度的动态确定方法，其特征在于，上述阈值ζ满足函数：

其中，t为当前历元数，t₀为最近一次由稳定->异常的历元数，t₁为最近一次由初始->稳定或异常->稳定的历元数；

所述初始阶段、初始->稳定阶段、稳定->异常阶段、异常->稳定阶段，是将RTK定位分成四个阶段：

①初始阶段：连续六个历元出现固定解之前；

②初始->稳定阶段：第一次连续六个历元出现固定解之后；

③稳定->异常阶段：在阶段②后，出现浮点解之后；

④异常->稳定阶段：在阶段③后，连续三个历元出现固定解之后。