CN106646565B - 载波相位差分定位方法和装置及单频接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种载波相位差分定位方法和装置及单频接收机，所述方法包括：根据预设的采样间隔时间判断是否进入模糊度搜索；若是，将卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子代入预设的模糊度选星权因子公式计算模糊度选星权因子；根据模糊度选星权因子选择模糊度搜索子集；采用LAMBDA算法进行模糊度搜索获取模糊度固定子集；判断是否获取的ratio值大于预设的第一阀值并且DN值小于等于预设的第二阀值对模糊度固定子集进行模糊度确认；若否，判断双差模糊度的个数是否大于或等于4；若是，基于预设的载波单差模型解算基线的固定解；输出固定解。本发明可使单频接收机进行RTK高精度定位。

Description

载波相位差分定位方法和装置及单频接收机
技术领域
本发明涉及卫星定位技术领域，特别是涉及一种载波相位差分定位方法和装置及单频接收机。
背景技术
当前无人机农业植保、高精度车载导航等诸多民用领域对位置导航精度提出了更高的要求，精度级别需要达到分米级甚至厘米级。
传统的GNSS(global navigation satellite system，全球导航卫星系统)单点定位技术只能达到米级以上精度，伪距差分技术也只能达到亚米级精度，均不能满足分米级甚至厘米级精度的需要。
GNSS RTK(Real-time kinematic，载波相位差分)技术即卫星定位载波相位实时差分技术以载波相位作为基本观测量，当载波相位整周模糊度固定后，可达到单历元厘米级的定位精度，可有效满足对高精度定位的需要。
传统的RTK技术一般基于高精度的双频GNSS接收机，造价昂贵，民用用户难以接受。随着俄罗斯GLONASS全球卫星导航系统的全面恢复、中国的BDS北斗全球卫星导航系统以及欧洲的Galileo全球卫星导航系统的持续建设，导航卫星的可用数量快速增加，多GNSS系统组合定位成为当前以及未来GNSS定位的首选，其精度、可用性和可靠性相比单GNSS系统而言都得到了提升，这为低成本单频接收机进行RTK高精度定位提供了可能。
发明内容
基于此，有必要提供一种载波相位差分定位方法和装置及单频接收机，使单频接收机实现RTK高精度定位。
一种载波相位差分定位方法，所述方法包括：
根据预设的采样间隔时间判断是否进入模糊度搜索；
若是，则将卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子三个因子代入预设的模糊度选星权因子公式计算模糊度选星权因子，其中，所述预设的模糊度选星权因子公式基于所述三个因子构建；
根据所述模糊度选星权因子选择模糊度搜索子集；
根据浮点解和所述模糊度搜索子集，采用LAMBDA算法进行模糊度搜索获取模糊度固定子集；
判断是否获取的ratio值大于预设的第一阀值并且DN值小于等于预设的第二阀值对所述模糊度固定子集进行模糊度确认，其中，所述ratio值为根据Rratio值检验法和Wratio值检验法分别计算对应的Rratio值和Wratio值中的较大值，所述DN值为根据预设的浮点精度约束指标公式计算的浮点精度值；
若否，则判断双差模糊度的个数是否大于或等于4；若是，则基于预设的载波单差模型解算基线的固定解；
输出所述固定解。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
基于GNSS差分定位的基本观测模型进行浮点解计算获取所述浮点解。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
检测历史固定模糊度储存器中是否存储有历史模糊度固定信息；
若是，则以当前历元的卫星载波相位周跳探测标记结果对所述历史模糊度固定信息进行周跳标记；
所述判断双差模糊度的个数是否大于或等于4具体为判断所述历史模糊度固定信息包含的双差模糊度的个数是否大于或等于4。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
当判断是否获取的ratio值大于预设的第一阀值并且DN值小于等于预设的第二阀值的结果为是时，则去除所述历史模糊度固定信息中具有周跳标记的双差模糊度单元，并将当前历元固定模糊度与所述历史模糊度固定信息进行合并生成新的模糊度固定解，并进入所述判断双差模糊度的个数是否大于或等于4的步骤，其中，所述双差模糊度的个数为所述生成的新的模糊度固定解包含的双差模糊度的个数。
在其中一个实施例中，所述预设的模糊度选星权因子公式为：
其中，we＝0.3sin(e)；
wc、we、wv依次表示卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子；c表示连续跟踪有效历元数，e表示卫星高度角，表示载波验后开窗残差。
在其中一个实施例中，所述根据所述模糊度选星权因子选择模糊度搜索子集包括：
由大至小根据所述模糊度选星权因子对双差模糊度进行排序；
检测双差模糊度的个数是否大于8个；
若是，则将排序中的前8个双差模糊度作为模糊度搜索子集；
若否，则剔除所述连续有效跟踪历元数小于5且所述载波相位验后开窗残差大于0.03m的双差模糊度，将剩余的双差模糊度作为模糊度搜索子集。
在其中一个实施例中，所述预设的浮点精度约束指标公式为： 表示浮点解，表示与对应的固定解，所述第二阀值为精度阀值。
在其中一个实施例中，所述预设的载波单差模型为以下公式：其中，v表示残差，H表示设计矩阵，I表示单位阵，l表示“观测值-计算值”向量；下标G和B依次表示GPS卫星与BDS卫星；b表示基线向量参数，ΔTNB1表示GPS站际钟差参数，ΔTNG1表示BDS站际钟差参数。
以上所述载波相位差分定位方法，根据模糊度选星权因子选择模糊度搜索子集，模糊度选星权因子根据卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子三个因子构建的预设的模糊度选星权因子公式计算获取，使模糊度子集的计算不需要迭代运算且不会损失后续计算的固定解的精度；判断是否获取的ratio值大于预设的第一阀值并且DN值小于等于预设的第二阀值对所述模糊度固定子集进行模糊度确认，由于ratio值为根据Rratio值检验法和Wratio值检验法分别计算对应的Rratio值和Wratio值中的较大值，提高了模糊度固定的效率，增加了的DN值为根据预设的浮点精度约束指标公式计算的浮点精度值，提高了模糊度固定的可靠性；基于预设的载波单差模型解算基线的固定解，避免了参考卫星的周跳问题；由此，单频接收机进行RTK高精度定位时，可采用以上方法实现精确定位。
一种载波相位差分定位装置，所述装置包括：
判断模块，用于根据预设的采样间隔时间判断是否进入模糊度搜索；
计算模块，用于在所述判断模块根据预设的采样间隔时间判断进入模糊度搜索时，则将卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子三个因子代入预设的模糊度选星权因子公式计算模糊度选星权因子，其中，所述预设的模糊度选星权因子公式基于所述三个因子构建；
选择模块，用于根据所述模糊度选星权因子选择模糊度搜索子集；
搜索模块，用于根据浮点解和所述模糊度搜索子集，采用LAMBDA算法进行模糊度搜索获取模糊度固定子集；
模糊度确认模块，用于判断是否获取的ratio值大于预设的第一阀值并且DN值小于等于预设的第二阀值对所述模糊度固定子集进行模糊度确认，其中，所述ratio值为根据Rratio值检验法和Wratio值检验法分别计算对应的Rratio值和Wratio值中的较大值，所述DN值为根据预设的浮点精度约束指标公式计算的浮点精度值；所述预设的浮点精度约束指标公式为：表示浮点解，表示与对应的固定解，所述第二阀值为精度阀值；
个数判断模块，用于在所述模糊度确认模块判断的结果为否时，则判断双差模糊度的个数是否大于或等于4；固定解解算模块，用于在所述个数判断模块判断双差模糊度的个数大于或等于4时，则基于预设的载波单差模型解算基线的固定解；
输出模块，用于输出所述固定解。
以上所述载波相位差分定位装置，根据模糊度选星权因子选择模糊度搜索子集，模糊度选星权因子根据卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子三个因子构建的预设的模糊度选星权因子公式计算获取，使模糊度子集的计算不需要迭代运算且不会损失后续计算的固定解的精度；判断是否获取的ratio值大于预设的第一阀值并且DN值小于等于预设的第二阀值对所述模糊度固定子集进行模糊度确认，由于ratio值为根据Rratio值检验法和Wratio值检验法分别计算对应的Rratio值和Wratio值中的较大值，提高了模糊度固定的效率，增加了的DN值为根据预设的浮点精度约束指标公式计算的浮点精度值，提高了模糊度固定的可靠性；基于预设的载波单差模型解算基线的固定解，避免了参考卫星的周跳问题；由此，单频接收机进行RTK高精度定位时，可采用以上装置实现精确定位。
一种单频接收机，所述单频接收机安装有如以上所述的载波相位差分定位装置。
单频接收机进行RTK高精度定位时，可采用根据安装的载波相位差分定位装置实现精确定位。
附图说明
图1为一实施例的载波相位差分定位方法的流程示意图。
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详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
可以知道的是，GNSS差分定位的基本观测模型为：y＝Aa+Bb-e，其中，A、B依次为m*n，m*p维模糊度参数和基线向量对应设计矩阵；a为n维模糊度参数向量，b为p维非模糊度参数向量；y为m维观测向量；m为观测方程的数量；e∈Rm，为观测值噪声向量，其对应的先验方差-协方差阵为Q，Q∈Rm×m。
单频接收机进行RTK高精度定位一般具有计算浮点解、模糊度搜索、模糊度确认和基线固定解计算四个步骤。
其中，计算浮点解是不顾及载波整周模糊度的整数特性，采用最小二乘法或者卡尔曼滤波求得估计参数的实数解，即浮点解。短基线RTK定位参数包括双差整周模糊度参数a和流动站坐标参数b(也叫基线坐标参数)两部分，获取的浮点解和协方差阵如下式所示：和
对于模糊度搜索：
单频RTK对多路径效应和大气延迟误差比较敏感，难以固定全部双差模糊度，一般只选取部分双差模糊度进行固定。常用的双差模糊度选星策略有以下几种：
第一种是设置指标阈值，剔除指标低于阈值的卫星模糊度。如设置较大的搜索模糊度卫星截止高度角阈值，设置连续跟踪历元数阈值等。对于低成本单频GNSS接收机，低高度角卫星的数据质量出现问题的概率较大，设置一个合适的卫星截止高度角进行卫星剔除在基线浮点解算阶段有其合理性。但是卫星高度角低与数据质差并不存在必然关系，所以在模糊度搜索子集选星上，简单的设置一个较大截止高度角进行模糊度搜索选星效率并不明显。LAMBDA方法对参与模糊度搜索的卫星变化比较敏感，一旦参与搜索卫星发现变化，其ratio值就会出现大的跳动，因此在模糊度搜索选星上一般优先考虑长期跟踪稳定的卫星，因此，通常以连续跟踪历元数这一指标进行模糊度锁选星。但是在实际动态定位过程中，设置一定的连续跟踪历元数阈值会减少参与模糊度搜索的卫星数，特别是在卫星数较少的情况下，不仅模型的稳健性下降，而且存在剔除数据质量良好卫星的风险。
第二种是根据降相关后的双差模糊度向量的boostraping成功率设定阈值进行模糊度搜索子集筛选。boostraping成功率Ps的计算公式如下：
其中， 为通过公式整数Z变换降相关后的模糊度，为其中误差。由以上计算公式可知，双差模糊度向量其元素个数越多其取整成功率越低，因此通过设置成功率阈值剔除精度较低的模糊度可以提高模糊度固定成功率。但是由于固定的是降相关模糊度的子集，即并不是全部降相关模糊度都是整数值，通过整数Z变换的逆变化可知，原始双差模糊度参数a依旧为实数。虽然可以通过公式和计算基线固定解及其斜方差阵，但是得到基线固定解的精度较之原始双差模糊度固定后的基线精度会下降。
第三种是根据LAMBDA方法搜索得到的模糊度最优解或者次优解的线性组合值作为模糊度固定子集。当常规的模糊度确认ratio值无法通过检验时，通过构造模糊度最优解和次优解的线性组合值作为模糊度固定子集，如式(1)所示。如果模糊度搜索最优解与第三优解通过模糊度确认方法能够区分，则线性变换构造的模糊度固定子集通过公式(2)和(3)计算基线固定解信息。但最终固定的模糊度是其原始模糊度的线性组合，线性组合后的模糊度对基线向量的约束能力下降，多数情况下会损失基线固定解精度。
其中G满足
第四种是根据模糊度平均精度指标ADOP或者观测值信噪比SNR排序构建模糊度搜索子集。模糊度平均精度指标ADOP反映出了双差模糊度组合的先验精度和空间几何强度，计算公式为：如果观测值中没有含有未被模型化的偏差，低ADOP值的模糊度子集精度较高，容易被固定；观测值信噪比SNR实时反映了观测值的数据质量，低信噪比的观测值，出现问题的概率较大。在实际动态定位过程中，观测值中可能存在未被模型化的偏差，选择高信噪比观测值卫星的模糊度进行搜索比较容易固定。但这种方法需要迭代搜索每个模糊度子集直到通过模糊度确认检验为止，运算量太大，不适用于低沉本GNSS接收机实时RTK解算。
对于模糊度确认：在低成本单频GNSS接收机RTK定位中，容易出现模糊度确认ratio值通过检验，但是模糊度最优解错误的情况。
对于基线固定解计算：当双差模糊度固定后，通过以上公式和可以计算基线固定解及其协方差阵，或者将双差模糊度固定解作为已知值，构造无模糊度的载波双差观测值，通过最小二乘解算得到基线固定解及其协方差阵。双差模糊度固定解的来源有两种：当前历元搜索确认获得和历史固定模糊度。对于低成本单频GNSS接收机，特别是在动态环境中，不可能每个历元都可以通过搜索确认的方法得到模糊度固定解，此时需要启用历史固定模糊度信息计算基线固定解，而这涉及到历史固定模糊度信息的周跳问题处理。需要指出的是，动态环境下低成本单频GNSS接收机的周跳探测在实现时，无法保障所有相位周跳能够在基线浮点解算阶段被标记和处理。如果当前历元的载波观测值含有周跳而未被探测出，将其历史固定模糊度代入以上公式计算基线固定解时，基线固定解将出现偏差。如果通过构造无模糊度载波双差观测值的形式求基线固定解，需要确保载波双差观测值中的参考星未发生周跳。除此之外，由于双差观测值之间存在相关性，其粗差(周跳)的探测也难以实现。
根据以上分析可知，根据常规的模糊度搜索、模糊度确认和基线固定解计算进行单频接收机的RTK高精度定位时，RTK固定解的有效性和可靠性难以保障。随着导航系统和对应的导航卫星可用数量的增加，本实施例通过对模糊度搜索、模糊度确认和基线固定解进行改进，可有效实现单频接收机的RTK高精度定位。
因此，本实施例的实现首先基于以上GNSS差分定位的基本观测模型进行浮点解计算获取浮点解，并提取相应数据用于基线固定解计算，包括卫星观测数据，卫星星历数据，卫星载波观测值周跳标识，参数浮点解及其协方差阵，载波相位验后开窗残差，卫星状态信息(包括卫星连续有效跟踪历元数，观测值粗差标识信息，卫星高度角)等数据。
对于单频接收机，需要检测其历史固定模糊度储存器中是否存储有历史模糊度固定信息若是，则以当前历元的卫星载波相位周跳探测标记结果对历史模糊度固定信息进行周跳标记。
基于以上所述，如图1所示，本实施例提供了一种载波相位差分定位方法，包括步骤S1100至步骤S1800。
步骤S1100，根据预设的采样间隔时间判断是否进入模糊度搜索。
RTK高精度作业中有时具有较高的采样频率，但高采样频率情况下并不需要每个历元都进行模糊度搜索，为提高运算效率，本实施例预设采样间隔时间进行模糊度搜索，即相邻的两次搜索之间间隔有预设的采样间隔时间。采样间隔时间可以为0.1秒、1秒、2秒、5秒等不同的时间间隔，需要指出的是，不同值的设置可以根据不同的条件进行设置。如果达到采样间隔时间则进入步骤S1200，否则调用历史固定模糊度信息进行基线固定解计算，即进入步骤S1700。
步骤S1200，若是，则将卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子三个因子代入预设的模糊度选星权因子公式计算模糊度选星权因子，其中，预设的模糊度选星权因子公式基于三个因子构建；
当本历元需要进行模糊度搜索时，首先进行模糊度子集筛选。本实施例提出了一种基于卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子三个因子加权构造选星指标的模糊度搜索子集筛选方法。具体的，预设的模糊度选星权因子公式为：
其中，we＝0.3sin(e)；
wc、we、wv依次表示卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子；c表示连续跟踪有效历元数，e表示卫星高度角，表示载波验后开窗残差。本实施例中，对于浮点双差模糊度中的参考星设置其选星权因子w为1.0。
步骤S1300，根据模糊度选星权因子选择模糊度搜索子集。
其中，步骤S1300包括步骤S1310至步骤S1340。
步骤S1310，由大至小根据模糊度选星权因子w对双差模糊度进行排序；
步骤S1320，检测双差模糊度的个数是否大于8个；
步骤S1330，若是，则将排序中的前8个双差模糊度作为模糊度搜索子集；
步骤S1340，若否，则剔除连续有效跟踪历元数小于5且载波相位验后开窗残差大于0.03m的双差模糊度，将剩余的双差模糊度作为模糊度搜索子集。
由以上可知，基于卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子3个因子加权组合构建双差模糊度搜索子集筛选指标，可以使卫星连续有效跟踪历元数定义为卫星载波相位观测值未发生周跳，不含有粗差的连续跟踪历元数。
步骤S1400，根据浮点解和模糊度搜索子集，采用LAMBDA算法进行模糊度搜索获取模糊度固定子集。
由于单频接收机对多路径效应、大气延迟残余误差非常敏感，特别是在动态定位中，一般难以固定所有的双差模糊度，因此一般只选取部分双差模糊度进行固定。最小二乘模糊度降相关平差法LAMBDA(Least-squares Ambiguity Decorrelation Adjustment)方法是求解整周模糊度应用最广泛的的一种方法，其在识别模糊度固定是否正确和分析模糊度固定解的统计性质方面较之其他方法更为严密，本实施例采用LAMBDA方法进行搜索。
步骤S1500，判断是否获取的ratio值大于预设的第一阀值并且DN值小于等于预设的第二阀值对模糊度固定子集进行模糊度确认，其中，ratio值为根据Rratio值检验法和Wratio值检验法分别计算对应的Rratio值和Wratio值中的较大值，DN值为根据预设的浮点精度约束指标公式计算的浮点精度值。
通常模糊度确认一般采用ratio检验法，当满足ratio>r0时认为检验通过，r0为预设的第一阈值，一般取2.0～3.0。模糊度最优解为正确整数解。一般而言Rratio的检验结果与实际情况比较符合。但实际定位中，存在Rratio长时间难以达到第一阈值的情况。为了提高模糊度固定率，本实施例同时计算Wratio值并取两者最大值作为最终的ratio。即ratio＝max(Rratio,Wratio)。
可靠性是RTK高精度作业的核心指标，为了保证低成本单频GNSS接收机高精度定位的可靠性，本实施例增加浮点精度约束指标DN， 表示浮点解，表示与对应的固定解，第二阀值为精度阀值。如果模糊度最优解为正确解，指标DN反映出实际的浮点模糊度的平均精度。其中，本实施例进一步约束：DN≤DN0，DN0为第二阀值，其为精度阈值，可取1.6。对于DN≤DN0可知，只有模糊度浮点精度达到一定水平时，通过LAMBDA方法搜索得到的固定解才是可靠的。需要指出的是，虽然本实施例增加了DN指标约束，提高了模糊度确认条件，降低一部分固定率，但是在短基线定位中并不明显。需要确认的是，浮点精度约束指标DN可以保证通过检验的模糊度解不会存在大的偏差，从而保证RTK基线固定解不会出现大的跳点，提高RTK固定的可靠性。
明显的，如果由步骤S1500判断获取的ratio值大于预设的第一阀值并且DN值小于等于预设的第二阀值，本实施例则可以去除历史固定模糊度中周跳标记的双差模糊度单元，并将当前历元固定模糊度与历史固定双差模糊度合并生成新的模糊度固定解并进入步骤S1600，此时，步骤S1600中双差模糊度的个数为生成的新的模糊度固定解包含的双差模糊度的个数。否则，可直接进入步骤S1600。
由以上可知，组合Rratio和Wratio两种ratio指标，取两者最大值作为ratio值，增加了DN模糊度确认指标，可提高模糊度固定的效率和可靠性。
步骤S1600，若否，则判断双差模糊度的个数是否大于或等于4。
如果双差模糊度的个数大于或等于4颗，则进入步骤S1700，否则将模糊度固定解更新到历史固定模糊度存储器中，并进入步骤S1800.
步骤S1700，若是，则基于预设的载波单差模型解算基线的固定解。
可以知道的是，基本的载波站际单差模型为：
其中，Δ表示站际单差算子，λ表示载波波长，表示载波相位观测值；ρ表示站星距离，T表示钟差，N表示模糊度；下标g表示GPS卫星，G1表示GPS L1频率，ng表示GPS卫星数；下标b表示BDS卫星，B1表示BDS B1频率，nb表示BDS卫星数；ε表示载波观测噪声和其他残余误差的组合项。
对上述基本的载波站际单差模型进行参数重整处理，构造参数钟差参数双差模糊度参数(i＝1,2,..,ng)，整理有：
由于双差模糊度参数已经固定，为已知值，带入到整理后的模型中，则可得：
上述模型即为载波单差无模糊度模型。对于GPS卫星i，BDS卫星j，其线性化后的误差观测方程为：
其中，为残差，其中，为流动站近似坐标，表示卫星i的空间坐标；(x y z)T表示流动站坐标改正数，也即是基线向量参数b；为站星距初值；为“观测值-计算值”项；BDS误差方程中符号意义同GPS。
误差观测方程的矩阵形式为：
其中，v表示残差，H表示设计矩阵，I表示单位阵，l表示“观测值-计算值”向量；下标G和B依次表示GPS卫星与BDS卫星；ΔTNB1表示GPS站际钟差参数，ΔTNG1表示BDS站际钟差参数。进一步整理，可得：
其观测方程权阵P可由高度角定权策略获得。根据以上矩阵可以进一步计算固定解。
其中，需要剔除其中的粗差双差模糊度。本实施例采用最小二乘平差算法获取最终矩阵的残差序列的RMS(Root-Mean-Square)值。如果RMS小于阈值RMS0(RMS0可取0.015m)，则认为没有粗差，表示历史固定模糊度信息与当前历元载波观测值是相符的，当前历载波观测值相对于历史固定模糊度信息没有发生跳变，则进入步骤S1800。否则，需要对载波单差观测值进行粗差探测，由于载波单差观测值之间不相关，本实施例直接采用数据探测法进行探测。具体的，可以获取矩阵的残差及标准化残差其中，δ0表示单位权中误差，表示残差斜因数阵，Qvv表示对角线上的第i个元素，进而由以下计算公式进行数据探测：
Qvv＝P-1-H(HTPH)-1HT；
根据u检验法可知，当时，认为数据中存在粗差。由于最小二乘具有均摊作用，某一观测量中的粗差平差后会对其他观测方程残差造成影响，导致多个超限，因此，本实施例将最大的对应的观测量剔除并进行粗差标记，然后重复“平差-检验-剔除粗差观测量”，直到所有的满足α一般取0.05，则uα/2为1.96，本实施例将其取整到2.0。然后可以对双差模糊度进行粗差标识标记。具体的，根据单差载波无模糊度观测方程数据探测结果，对粗差标记卫星的双差模糊度粗差标识outc加1处理，如果该标识大于outc0(可取值为3)，则将该双差模糊的周跳标识标记为1，即标记双差模糊度单元周跳标识。
由以上可知，在双差模糊度固定的基础上，基于载波单差无模糊度模型计算基线固定解，可以有效解决历史固定模糊度信息的周跳问题。由于构造的是载波单差无模糊度观测值，单差观测值之间不相关，利于粗差(周跳)探测。除此之外，参考星模糊度的周跳被钟差参数吸收，基于单差模型计算基线固定解可以不用考虑参考星的周跳问题。
步骤S1800，输出固定解。
本实施例中，将最新的双差模糊度固定信息更新到历史固定模糊度信息存储器中，并输出固定解即可。
以上所述载波相位差分定位方法，根据模糊度选星权因子选择模糊度搜索子集，模糊度选星权因子根据卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子三个因子构建的预设的模糊度选星权因子公式计算获取，使模糊度子集的计算不需要迭代运算且不会损失后续计算的固定解的精度；判断是否获取的ratio值大于预设的第一阀值并且DN值小于等于预设的第二阀值对所述模糊度固定子集进行模糊度确认，由于ratio值为根据Rratio值检验法和Wratio值检验法分别计算对应的Rratio值和Wratio值中的较大值，提高了模糊度固定的效率，增加了的DN值为根据预设的浮点精度约束指标公式计算的浮点精度值，提高了模糊度固定的可靠性；基于预设的载波单差模型解算基线的固定解，避免了参考卫星的周跳问题；由此，单频接收机进行RTK高精度定位时，可采用以上方法实现精确定位。
本实施例还提供了一种载波相位差分定位装置，装置包括：
判断模块，用于根据预设的采样间隔时间判断是否进入模糊度搜索；
计算模块，用于在判断模块根据预设的采样间隔时间判断进入模糊度搜索时，则将卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子三个因子代入预设的模糊度选星权因子公式计算模糊度选星权因子，其中，预设的模糊度选星权因子公式基于三个因子构建；
选择模块，用于根据模糊度选星权因子选择模糊度搜索子集；
搜索模块，用于根据浮点解和模糊度搜索子集，采用LAMBDA算法进行模糊度搜索获取模糊度固定子集；
模糊度确认模块，用于判断是否获取的ratio值大于预设的第一阀值并且DN值小于预设的第二阀值对所述模糊度固定子集进行模糊度确认，其中，所述ratio值为根据Rratio值检验法和Wratio值检验法分别计算对应的Rratio值和Wratio值中的较大值，所述DN值为根据预设的浮点精度约束指标公式计算的浮点精度值；所述预设的浮点精度约束指标公式为： 表示浮点解，表示与对应的固定解，所述第二阀值为精度阀值；
个数判断模块，用于在模糊度确认模块判断的结果为否时，则判断双差模糊度的个数是否大于或等于4；固定解解算模块，用于在个数判断模块判断双差模糊度的个数大于或等于4时，则基于预设的载波单差模型解算基线的固定解；
输出模块，用于输出固定解。
以上所述载波相位差分定位装置，根据模糊度选星权因子选择模糊度搜索子集，模糊度选星权因子根据卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子三个因子构建的预设的模糊度选星权因子公式计算获取，使模糊度子集的计算不需要迭代运算且不会损失后续计算的固定解的精度；判断是否获取的ratio值大于预设的第一阀值并且DN值小于等于预设的第二阀值对所述模糊度固定子集进行模糊度确认，由于ratio值为根据Rratio值检验法和Wratio值检验法分别计算对应的Rratio值和Wratio值中的较大值，提高了模糊度固定的效率，增加了的DN值为根据预设的浮点精度约束指标公式计算的浮点精度值，提高了模糊度固定的可靠性；基于预设的载波单差模型解算基线的固定解，避免了参考卫星的周跳问题；由此，单频接收机进行RTK高精度定位时，可采用以上装置实现精确定位。
可以知道的是，本实施例所述载波相位差分定位装置的实现基于以上所述方法，具体的内容参照以上方法中所述，本实施例不再具体阐述。
本实施例还提供了一种单频接收机，单频接收机安装有如以上所述的载波相位差分定位装置。
可以知道的是，单频接收机进行RTK高精度定位时，可采用根据安装的载波相位差分定位装置实现精确定位。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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 (9)

1.一种载波相位差分定位方法，其特征在于，所述方法包括：
根据预设的采样间隔时间判断是否进入模糊度搜索；
若是，则将卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子三个因子代入预设的模糊度选星权因子公式计算模糊度选星权因子，其中，所述预设的模糊度选星权因子公式基于所述三个因子构建；
根据所述模糊度选星权因子选择模糊度搜索子集；
根据浮点解和所述模糊度搜索子集，采用LAMBDA算法进行模糊度搜索获取模糊度固定子集；
判断是否获取的ratio值大于预设的第一阀值并且DN值小于等于预设的第二阀值对所述模糊度固定子集进行模糊度确认，其中，所述ratio值为根据Rratio值检验法和Wratio值检验法分别计算对应的Rratio值和Wratio值中的较大值，所述DN值为根据预设的浮点精度约束指标公式计算的浮点精度值；
若否，则判断双差模糊度的个数是否大于或等于4；
在所述双差模糊度的个数大于或等于4时，则基于预设的载波单差模型解算基线的固定解；
输出所述固定解；
其中，所述预设的浮点精度约束指标公式为 表示浮点解，表示与对应的固定解，所述第二阀值为精度阀值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于GNSS差分定位的基本观测模型进行浮点解计算获取所述浮点解。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测历史固定模糊度储存器中是否存储有历史模糊度固定信息；
若是，则以当前历元的卫星载波相位周跳探测标记结果对所述历史模糊度固定信息进行周跳标记；
所述判断双差模糊度的个数是否大于或等于4具体为判断所述历史模糊度固定信息包含的双差模糊度的个数是否大于或等于4。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当判断是否获取的Rratio值大于预设的第一阈值并且DN值小于等于预设的第二阀值的结果为是时，则去除所述历史模糊度固定信息中具有周跳标记的双差模糊度单元，并将当前历元固定模糊度与所述历史模糊度固定信息进行合并生成新的模糊度固定解，并进入所述判断双差模糊度的个数是否大于或等于4的步骤，其中，所述双差模糊度的个数为所述生成的新的模糊度固定解包含的双差模糊度的个数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的模糊度选星权因子公式为：
其中，we＝0.3sin(e)；
wc、we、wv依次表示卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子；c表示连续跟踪有效历元数，e表示卫星高度角，表示载波验后开窗残差。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述模糊度选星权因子选择模糊度搜索子集包括：
由大至小根据所述模糊度选星权因子对双差模糊度进行排序；
检测双差模糊度的个数是否大于8个；
若是，则将排序中的前8个双差模糊度作为模糊度搜索子集；
若否，则剔除所述连续有效跟踪历元数小于5且所述载波相位验后开窗残差大于0.03m的双差模糊度，将剩余的双差模糊度作为模糊度搜索子集。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的载波单差模型为以下公式：其中，v表示残差，H表示设计矩阵，I表示单位阵，l表示“观测值-计算值”向量；下标G和B依次表示GPS卫星与BDS卫星；b表示基线向量参数，ΔTNB1表示GPS站际钟差参数，ΔTNG1表示BDS站际钟差参数。
8.一种载波相位差分定位装置，其特征在于，所述装置包括：
判断模块，用于根据预设的采样间隔时间判断是否进入模糊度搜索；
计算模块，用于在所述判断模块根据预设的采样间隔时间判断进入模糊度搜索时，则将卫星连续有效跟踪历元数权因子、卫星高度角权因子和载波相位验后开窗残差权因子三个因子代入预设的模糊度选星权因子公式计算模糊度选星权因子，其中，所述预设的模糊度选星权因子公式基于所述三个因子构建；
选择模块，用于根据所述模糊度选星权因子选择模糊度搜索子集；
搜索模块，用于根据浮点解和所述模糊度搜索子集，采用LAMBDA算法进行模糊度搜索获取模糊度固定子集；
模糊度确认模块，用于判断是否获取的ratio值大于预设的第一阀值并且DN值小于等于预设的第二阀值对所述模糊度固定子集进行模糊度确认，其中，所述ratio值为根据Rratio值检验法和Wratio值检验法分别计算对应的Rratio值和Wratio值中的较大值，所述DN值为根据预设的浮点精度约束指标公式计算的浮点精度值；所述预设的浮点精度约束指标公式为： 表示浮点解，表示与对应的固定解，所述第二阀值为精度阀值；
个数判断模块，用于在所述模糊度确认模块判断的结果为否时，则判断双差模糊度的个数是否大于或等于4；
固定解解算模块，用于在所述个数判断模块判断双差模糊度的个数大于或等于4时，则基于预设的载波单差模型解算基线的固定解；
输出模块，用于输出所述固定解。
9.一种单频接收机，其特征在于，所述单频接收机安装有如权利要求8所述的载波相位差分定位装置。
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