CN109521453A - 一种cors网长距离基线模糊度快速固定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种CORS网长距离基线模糊度快速固定方法及装置，包括S1：获取无电离层组合观测值的观测方程；S2：根据当前时刻采集到的无电离层组合参数，代入观测方程估算得到双差模糊度；S3：根据双差模糊度计算卫星站的站间双差残差；S4：将站间双差残差依次进行转换和滤波得到第一对流层延迟误差；S5：通过映射函数对第一对流层延迟误差进行计算得到天顶对流层延迟参数；S6：从当前时刻起的任一时刻，通过映射函数根据天顶对流层延迟参数进行修正计算得到第二流层延迟误差，并对第二对流层延迟误差进行双差计算得到双差对流层延迟误差，对观测方程中与双差对流层延迟误差对应的变量进行赋值；S7：经过预置时间段后，重置观测方程并重新执行步骤S2。
Description
技术领域
本发明涉及GPS技术领域，尤其涉及一种CORS网长距离基线模糊度快速固定方法及装置。
背景技术
网络RTK技术比传统的RTK技术在费用以及效率上都更有优势，因此世界各地都兴建了很多CORS站用于工程和科学研究。随着基线长度的增加，双差方法难以完全消除基准站间的对流层延迟误差，残留的对流层延迟误差严重影响了模糊度浮点解的精度，制约其快速固定。
基准站间模糊度的快速准确固定是网络RTK运行的先决条件，而显著的对流层延迟误差使得网络RTK基准站之间的模糊度快速固定成为难点。
发明内容
本发明实施例提供了一种CORS网长距离基线模糊度快速固定方法及装置，通过拟合修正对流层延迟误差使得网络RTK基准站之间的模糊度能够快速固定。
根据本发明的一个方面，提供一种CORS网长距离基线模糊度快速固定方法，包括：
S1：获取无电离层组合观测值的观测方程；
S2：根据当前时刻采集到的无电离层组合参数，代入所述观测方程估算得到双差模糊度；
S3：根据所述双差模糊度计算卫星站的站间双差残差；
S4：将所述站间双差残差依次进行转换和滤波得到第一对流层延迟误差；
S5：通过映射函数对所述第一对流层延迟误差进行计算得到天顶对流层延迟参数；
S6：从所述当前时刻起的任一时刻，通过所述映射函数根据所述天顶对流层延迟参数进行修正计算得到第二流层延迟误差，并对所述第二对流层延迟误差进行双差计算得到双差对流层延迟误差，对所述观测方程中与所述双差对流层延迟误差对应的变量进行赋值；
S7：经过所述预置时间段后，重置所述观测方程并重新执行步骤S2。
优选地，所述观测方程为：
式中，λIF为无电离层组合的波长，为双差算子，为双差载波相位观测值，为双差几何距离，为噪声，为双差模糊度，为双差对流层延迟误差。
优选地，所述无电离层组合参数包括：无电离层组合的波长、双差载波相位观测值、双差几何距离和噪声。
优选地，所述根据所述双差模糊度计算卫星站的站间双差残差具体为：
根据所述双差模糊度计算卫星站的站间双差残差通过预置第一公式计算卫星站的站间双差残差；
其中，所述预置第一公式为：
式中，为卫星站的站间双差残差。
优选地，所述将所述站间双差残差依次进行转换和滤波得到第一对流层延迟误差具体包括：
将所述站间双差残差转换为各卫星的站间单差残差；
将所述站间单差残差转换为各测站的非差残差；
对所述非差残差进行低通滤波，得到第一对流层延迟误差。
优选地，所述将所述站间双差残差转换为各卫星的站间单差残差具体为：
通过预置第二公式将所述站间双差残差转换为各卫星的站间单差残差；
其中，所述预置第二公式为：
式中，Δwn为根据基线i-j的基准站i和流动站j观测到的n号卫星的平均高度角计算得到的权，为卫星n的站间单差残差，为测站i和流动站j相对于1号参考卫星和n号卫星的站间双差残差。
优选地，所述将所述站间单差残差转换为各测站的非差残差具体为：
通过预置第三公式将所述站间单差残差转换为各测站的非差残差：
其中，所述预置第三公式为：
式中，Δwi为根据基准站i观测到的n号卫星的高度角计算得到的权，为n号卫星的站间非差残差，为基线i-j的n号卫星的站间单差残差。
优选地，所述映射函数为：
式中，Dsite为天顶对流层延迟参数，为湿延迟映射系数，Ti n为测站i观测到的n号卫星的对流层延迟误差。
优选地，所述通过所述映射函数根据所述天顶对流层延迟参数进行修正计算得到第二流层延迟误差具体为：
获取与所述任一时刻对应的湿延迟映射系数，通过所述映射函数根据所述天顶对流层延迟参数、与所述任一时刻对应的湿延迟映射系数进行计算得到第二流层延迟误差。
根据本发明的另一方面，提供一种CORS网长距离基线模糊度快速固定装置，包括：
获取模块，用于获取无电离层组合观测值的观测方程；
第一计算模块，用于根据当前时刻采集到的无电离层组合参数，代入所述观测方程估算得到双差模糊度；
第二计算模块，用于根据所述双差模糊度计算卫星站的站间双差残差；
第三计算模块，用于将所述站间双差残差依次进行转换和滤波得到第一对流层延迟误差；
第四计算模块，用于通过映射函数对所述第一对流层延迟误差进行计算得到天顶对流层延迟参数；
第五计算模块，用于从所述当前时刻起的任一时刻，通过所述映射函数根据所述天顶对流层延迟参数进行修正计算得到第二流层延迟误差，并对所述第二对流层延迟误差进行双差计算得到双差对流层延迟误差，对所述观测方程中与所述双差对流层延迟误差对应的变量进行赋值；
循环模块，用于经过所述预置时间段后，重置所述观测方程并重新触发所述第一计算模块。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供了一种CORS网长距离基线模糊度快速固定方法及装置，包括：S1：获取无电离层组合观测值的观测方程；S2：根据当前时刻采集到的无电离层组合参数，代入观测方程估算得到双差模糊度；S3：根据双差模糊度计算卫星站的站间双差残差；S4：将站间双差残差依次进行转换和滤波得到第一对流层延迟误差；S5：通过映射函数对第一对流层延迟误差进行计算得到天顶对流层延迟参数；S6：从当前时刻起的任一时刻，通过映射函数根据天顶对流层延迟参数进行修正计算得到第二流层延迟误差，并对第二对流层延迟误差进行双差计算得到双差对流层延迟误差，对观测方程中与双差对流层延迟误差对应的变量进行赋值；S7：经过预置时间段后，重置观测方程并重新执行步骤S2。本发明通过拟合修正对观测方程中的流层延迟误差使得网络RTK基准站之间的模糊度能够快速固定
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种CORS网长距离基线模糊度快速固定方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的一种CORS网长距离基线模糊度快速固定装置的一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种CORS网长距离基线模糊度快速固定方法及装置，通过拟合修正对流层延迟误差使得网络RTK基准站之间的模糊度能够快速固定。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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。
请参阅图1，本发明提供的一种CORS网长距离基线模糊度快速固定方法的一个实施例，包括：
101、获取无电离层组合观测值的观测方程；
在本实施例中，无电离层组合的波长定义为λIF，无电离层组合的载波相位观测值无电离层组合的模糊度为NIF。
无电离层组合观测值的观测方程为：
式中，λIF为无电离层组合的波长，为双差算子，为双差载波相位观测值，为双差几何距离，为噪声，为双差模糊度，为双差对流层延迟误差。
102、根据当前时刻采集到的无电离层组合参数，代入观测方程估算得到双差模糊度；
确定当前时刻，如在2:00这一刻，可以实时获取两个小时(即0:00～2:00)的无电离层组合参数，包括：无电离层组合的波长、双差载波相位观测值、双差几何距离(可以通过已知的基准站坐标和卫星坐标准确求出)和噪声。
在上述观测方程中，由于获取到当前时刻对应的无电离层组合参数，由于参数中部分变量是通过双差计算得到的，即无电离层组合中存在多个卫星，且获取的是多个时段的数据，则必然导致无电离层组合参数是由多组数据构成的，将多组数据依次代入上述观测方程后，可以形成多个方程，每个方程中仅有双差模糊度和双差对流层延迟误差为未知数，则可以通过多个方程估算两个未知数，即可得到当前时刻对应的双差模糊度。
故从上述过程可知，在求解模糊度时需要同时估算对流层延迟误差，由于模糊度包含宽巷模糊度和窄项模糊度，窄项波长通常为10cm，在卫星处于低高度角弧段时，窄项模糊度可能低于对流层延迟误差的影响，即通过上述观测方程难以结算高精度的窄项模糊度。
103、根据双差模糊度计算卫星站的站间双差残差；
在本实施例中，在估算得到双差模糊度后，需要根据双差模糊度计算卫星站的站间双差残差通过预置第一公式计算卫星站的站间双差残差；
其中，预置第一公式为：
式中，为卫星站的站间双差残差。其中，为斜路径的双差对流层延迟误差和噪声之和，而噪声的影响仅为几个毫米，且随机白噪声，通常以低通滤波方式消除其影响。
实际上，与双差模糊度相对应，站间双差残差也为多组数据，如假设基线i-j的基准站i和流动站j均观测1号参考星和n号非参考星，则在通过预置第一公式得到的站间双差残差中，有同理可结算其他非参考星的双差残差。
104、将站间双差残差依次进行转换和滤波得到第一对流层延迟误差；
具体的，步骤104包括：
(a)通过增加重心基准条件，通过预置第二公式将站间双差残差转换为各卫星的站间单差残差；
其中，预置第二公式为：
式中，Δwn为根据基线i-j的基准站i和流动站j观测到的n号卫星的平均高度角计算得到的权，为卫星n的站间单差残差，为测站i和流动站j相对于1号参考卫星和n号卫星的站间双差残差。
(b)通过预置第三公式将站间单差残差转换为各测站的非差残差：
其中，预置第三公式为：
式中，Δwi为根据基准站i观测到的n号卫星的高度角计算得到的权，为n号卫星的站间非差残差，为基线i-j的n号卫星的站间单差残差。
(c)对非差残差进行低通滤波，得到第一对流层延迟误差。
由于双差残差为双差对流层延迟误差和噪声之和，转换为非差残差后，噪声仍存在于非差残差中，即n号卫星的非差残差Ti n和εi分别为对流层延迟误差和噪声，由于噪声具有随机性，对非差残差采用低通滤波即可剔除噪声的影响，得到第一对流层延迟误差
105、通过映射函数对第一对流层延迟误差进行计算得到天顶对流层延迟参数；
具体的，映射函数为：
式中，Dsite为天顶对流层延迟参数，为湿延迟映射系数，Ti n为测站i观测到的n号卫星的对流层延迟误差。需要说明的是，当前时刻的湿延迟映射系数可以根据卫星的高度角获取得到，因此，可以在映射函数中计算天顶对流层延迟参数。
106、从当前时刻起的任一时刻，通过映射函数根据天顶对流层延迟参数进行修正计算得到第二流层延迟误差，并对第二对流层延迟误差进行双差计算得到双差对流层延迟误差，对观测方程中与双差对流层延迟误差对应的变量进行赋值；
得到当前时刻对应的天顶对流层延迟参数后，从当前时刻起的任一时刻(如从2：00开始的某一时刻)，获取与该时刻对应的湿延迟映射系数，通过映射函数根据天顶对流层延迟参数、与该时刻对应的湿延迟映射系数进行计算得到第二流层延迟误差，并对第二对流层延迟误差进行双差计算得到双差对流层延迟误差，对观测方程中与双差对流层延迟误差对应的变量进行赋值。
如在2:02这一时刻，对于基线i-j，同时观测了参考星1和非参考星n，利用测站i和j各自的天顶对流层延迟误差模型，通过以上映射函数，获取2：02的湿延迟映射系数，分别计算卫星1和n的对流层延迟误差和进一步可计算单差对流层延迟误差，最后组成双差对流层延迟误差：将该延迟误差代入上述观测方程中，即可消除在求取双差模糊度时，对流层延迟误差的影响，从而保证模型的精度和可靠性。此例子仅取其中两个测站和两个卫星作为例子，对于其他测站和卫星，过程也相同，不再赘述。
107、经过预置时间段后，重置观测方程并重新执行步骤102。
通常，每一次循环中设定的天顶对流层延迟参数的有效期为提前设定好的，即预置时间段，通常为5分钟，如上述例子，到了2:06分时，则需要将2:06作为当前时刻，重新执行102。
以上是对本发明提供的一种CORS网长距离基线模糊度快速固定方法进行的详细说明，以下将对本发明提供的一种CORS网长距离基线模糊度快速固定装置的结构和连接关系进行说明，请参阅图2，本发明提供的一种CORS网长距离基线模糊度快速固定装置的一个实施例，包括：
获取模块201，用于获取无电离层组合观测值的观测方程；
第一计算模块202，用于根据当前时刻采集到的无电离层组合参数，代入观测方程估算得到双差模糊度；
第二计算模块203，用于根据双差模糊度计算卫星站的站间双差残差；
第三计算模块204，用于将站间双差残差依次进行转换和滤波得到第一对流层延迟误差；
第四计算模块205，用于通过映射函数对第一对流层延迟误差进行计算得到天顶对流层延迟参数；
第五计算模块206，用于从当前时刻起的任一时刻，通过映射函数根据天顶对流层延迟参数进行修正计算得到第二流层延迟误差，并对第二对流层延迟误差进行双差计算得到双差对流层延迟误差，对观测方程中与双差对流层延迟误差对应的变量进行赋值；
循环模块207，用于经过预置时间段后，重置观测方程并重新触发第一计算模块202。
更进一步地，观测方程为：
式中，λIF为无电离层组合的波长，为双差算子，为双差载波相位观测值，为双差几何距离，为噪声，为双差模糊度，为双差对流层延迟误差。
更进一步地，无电离层组合参数包括：无电离层组合的波长、双差载波相位观测值、双差几何距离和噪声。
更进一步地，第二计算模块203还用于根据双差模糊度计算卫星站的站间双差残差通过预置第一公式计算卫星站的站间双差残差；
其中，预置第一公式为：
式中，为卫星站的站间双差残差。
更进一步地，第三计算模块204包括：
第一计算单元，用于将站间双差残差转换为各卫星的站间单差残差；
第二计算单元，用于将站间单差残差转换为各测站的非差残差；
滤波单元，用于对非差残差进行低通滤波，得到第一对流层延迟误差。
更进一步地，第一计算单元还用于通过预置第二公式将站间双差残差转换为各卫星的站间单差残差；
其中，预置第二公式为：
式中，Δwn为根据基线i-j的基准站i和流动站j观测到的n号卫星的平均高度角计算得到的权，为卫星n的站间单差残差，为测站i和流动站j相对于1号参考卫星和n号卫星的站间双差残差。
更进一步地，第二计算单元还用于通过预置第三公式将站间单差残差转换为各测站的非差残差：
其中，预置第三公式为：
式中，Δwi为根据基准站i观测到的n号卫星的高度角计算得到的权，为n号卫星的站间非差残差，为基线i-j的n号卫星的站间单差残差。
更进一步地，映射函数为：
式中，Dsite为天顶对流层延迟参数，为湿延迟映射系数，Ti n为测站i观测到的n号卫星的对流层延迟误差。
更进一步地，第五计算模块206，用于从当前时刻起的任一时刻，获取与任一时刻对应的湿延迟映射系数，通过映射函数根据天顶对流层延迟参数、与任一时刻对应的湿延迟映射系数进行计算得到第二流层延迟误差，并对第二对流层延迟误差进行双差计算得到双差对流层延迟误差，对观测方程中与双差对流层延迟误差对应的变量进行赋值。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种CORS网长距离基线模糊度快速固定方法，其特征在于，包括：
S1：获取无电离层组合观测值的观测方程；
S2：根据当前时刻采集到的无电离层组合参数，代入所述观测方程估算得到双差模糊度；
S3：根据所述双差模糊度计算卫星站的站间双差残差；
S4：将所述站间双差残差依次进行转换和滤波得到第一对流层延迟误差；
S5：通过映射函数对所述第一对流层延迟误差进行计算得到天顶对流层延迟参数；
S6：从所述当前时刻起的任一时刻，通过所述映射函数根据所述天顶对流层延迟参数进行修正计算得到第二流层延迟误差，并对所述第二对流层延迟误差进行双差计算得到双差对流层延迟误差，对所述观测方程中与所述双差对流层延迟误差对应的变量进行赋值；
S7：经过所述预置时间段后，重置所述观测方程并重新执行步骤S2。
2.根据权利要求1所述的CORS网长距离基线模糊度快速固定方法，其特征在于，所述观测方程为：
式中，λIF为无电离层组合的波长，为双差算子，为双差载波相位观测值，为双差几何距离，为噪声，为双差模糊度，为双差对流层延迟误差。
3.根据权利要求2所述的CORS网长距离基线模糊度快速固定方法，其特征在于，所述无电离层组合参数包括：无电离层组合的波长、双差载波相位观测值、双差几何距离和噪声。
4.根据权利要求3所述的CORS网长距离基线模糊度快速固定方法，其特征在于，所述根据所述双差模糊度计算卫星站的站间双差残差具体为：
根据所述双差模糊度计算卫星站的站间双差残差通过预置第一公式计算卫星站的站间双差残差；
其中，所述预置第一公式为：
式中，为卫星站的站间双差残差。
5.根据权利要求1所述的CORS网长距离基线模糊度快速固定方法，其特征在于，所述将所述站间双差残差依次进行转换和滤波得到第一对流层延迟误差具体包括：
将所述站间双差残差转换为各卫星的站间单差残差；
将所述站间单差残差转换为各测站的非差残差；
对所述非差残差进行低通滤波，得到第一对流层延迟误差。
6.根据权利要求5所述的CORS网长距离基线模糊度快速固定方法，其特征在于，所述将所述站间双差残差转换为各卫星的站间单差残差具体为：
通过预置第二公式将所述站间双差残差转换为各卫星的站间单差残差；
其中，所述预置第二公式为：
式中，Δwn为根据基线i-j的基准站i和流动站j观测到的n号卫星的平均高度角计算得到的权，为卫星n的站间单差残差，为测站i和流动站j相对于1号参考卫星和n号卫星的站间双差残差。
7.根据权利要求6所述的CORS网长距离基线模糊度快速固定方法，其特征在于，所述将所述站间单差残差转换为各测站的非差残差具体为：
通过预置第三公式将所述站间单差残差转换为各测站的非差残差：
其中，所述预置第三公式为：
式中，Δwi为根据基准站i观测到的n号卫星的高度角计算得到的权，为n号卫星的站间非差残差，为基线i-j的n号卫星的站间单差残差。
8.根据权利要求1所述的CORS网长距离基线模糊度快速固定方法，其特征在于，所述映射函数为：
式中，Dsite为天顶对流层延迟参数，为湿延迟映射系数，Ti n为测站i观测到的n号卫星的对流层延迟误差。
9.根据权利要求8所述的CORS网长距离基线模糊度快速固定方法，其特征在于，所述通过所述映射函数根据所述天顶对流层延迟参数进行修正计算得到第二流层延迟误差具体为：
获取与所述任一时刻对应的湿延迟映射系数，通过所述映射函数根据所述天顶对流层延迟参数、与所述任一时刻对应的湿延迟映射系数进行计算得到第二流层延迟误差。
10.一种CORS网长距离基线模糊度快速固定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取无电离层组合观测值的观测方程；
第一计算模块，用于根据当前时刻采集到的无电离层组合参数，代入所述观测方程估算得到双差模糊度；
第二计算模块，用于根据所述双差模糊度计算卫星站的站间双差残差；
第三计算模块，用于将所述站间双差残差依次进行转换和滤波得到第一对流层延迟误差；
第四计算模块，用于通过映射函数对所述第一对流层延迟误差进行计算得到天顶对流层延迟参数；
第五计算模块，用于从所述当前时刻起的任一时刻，通过所述映射函数根据所述天顶对流层延迟参数进行修正计算得到第二流层延迟误差，并对所述第二对流层延迟误差进行双差计算得到双差对流层延迟误差，对所述观测方程中与所述双差对流层延迟误差对应的变量进行赋值；
循环模块，用于经过所述预置时间段后，重置所述观测方程并重新触发所述第一计算模块。
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