CN110398762A - 实时钟差估计中的模糊度固定方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种实时钟差估计中的模糊度固定方法、装置、设备及介质，涉及数据处理技术领域，该方法包括：对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星宽巷UPD和当前历元的接收机宽巷UPD；根据宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值；对窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD；根据宽巷模糊度的固定值、窄巷模糊度的固定值、卫星宽巷UPD、接收机宽巷UPD、卫星窄巷UPD和接收机窄巷UPD计算当前历元的无电离层模糊度的固定值。可以解决现有技术算法复杂，计算过程耗时较长，不适用于实时钟差估计的问题。
Description
技术领域
本申请涉及导航卫星技术领域，特别是涉及一种实时钟差估计中的模糊度固定方法、装置、设备及介质。
背景技术
导航卫星自身的时钟给出的时间与世界标准时间的差异即为卫星钟差，获取精确的卫星钟差是全球导航卫星系统(英文：Global Navigation Satellite System；简写：GNSS)进行精密导航定位的重要条件。一般采用非差方法进行实时钟差估计，非差方法是基于非差伪距观测量和相位光测量的无电离层作为钟差估计的观测量进行的实时钟差估计。其中，非差方法需要估计大量的模糊度参数，并且模糊度参数是以实数进行估计的，然而模糊度参数具有整数特性，将模糊度参数正确固定为对应的整数可以提高实时钟差估计的准确性。
相关技术提出一种双差模糊度固定方法，用于将模糊度参数固定为整数，该方法需要在安装有接收机的测站与卫星之间做差以消除接收机与卫星的相位硬件延迟，得到可固定的双差模糊度，这一过程中，非差模糊度的方差-协方差阵需进行矩阵变换以生成相应双差模糊度的方差-协方差阵，同时，为了实现更高的模糊度固定率，需要对所有可能的双差模糊度进行排序，搜索最容易固定的独立双差模糊度，因此，双差模糊度固定方法的算法复杂，计算量大，不适用于实时钟差估计。
发明内容
基于此，有必要针对上述确定整周模糊度的算法复杂，计算过程耗时较长，不适用于实时钟差估计的问题，提供一种实时钟差估计中的模糊度固定方法、装置、设备及介质。
第一方面，本申请实施例提供了一种实时钟差估计中的模糊度固定方法，该方法包括：
对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星宽巷相位硬件延迟UPD和当前历元的接收机宽巷UPD；
根据宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值；
对窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD；
根据宽巷模糊度的固定值、窄巷模糊度的固定值、卫星宽巷UPD、接收机宽巷UPD、卫星窄巷UPD和接收机窄巷UPD计算当前历元的无电离层模糊度的固定值。
在本申请的一个实施例中，对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值，包括：
获取当前历元的卫星宽巷UPD初始值和当前历元的接收机宽巷UPD初始值；
根据卫星宽巷UPD初始值和接收机宽巷UPD初始值对宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值。
在本申请的一个实施例中，计算当前历元的卫星宽巷UPD和当前历元的接收机宽巷UPD，包括：
获取当前历元的卫星宽巷UPD初始值和当前历元的接收机宽巷UPD初始值；
对当前历元中所有测站测得的取整后的宽巷UPD残差进行网平差，得到当前历元的卫星宽巷UPD改正数和当前历元的接收机宽巷UPD改正数；
根据卫星宽巷UPD改正数和卫星宽巷UPD初始值计算得到卫星宽巷UPD；
根据接收机宽巷UPD改正数和接收机宽巷UPD初始值计算得到接收机宽巷UPD。
在本申请的一个实施例中，根据宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值，包括：
根据宽巷模糊度的固定值，对当前历元的无电离层组合模糊度的浮点值进行分解，得到窄巷模糊度的浮点值。
在本申请的一个实施例中，对窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值，包括：
获取当前历元的卫星窄巷UPD初始值和当前历元的接收机窄巷UPD初始值；
根据卫星窄巷UPD初始值和接收机窄巷UPD初始值对窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值。
在本申请的一个实施例中，计算当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD，包括：
获取当前历元的卫星窄巷UPD初始值和当前历元的接收机窄巷UPD初始值；
对当前历元中所有接收机测得的取整后的窄巷UPD残差进行网平差，得到当前历元的卫星窄巷UPD改正数和当前历元的接收机窄巷UPD改正数；
根据卫星窄巷UPD改正数和卫星窄巷UPD初始值计算得到卫星窄巷UPD；
根据接收机窄巷UPD改正数和接收机窄巷UPD初始值计算得到接收机窄巷UPD。
在本申请的一个实施例中，根据宽巷模糊度的固定值、窄巷模糊度的固定值、卫星的宽巷UPD、接收机的宽巷UPD、卫星的窄巷UPD和接收机的窄巷UPD计算无电离层模糊度的固定值之后，方法还包括：
根据无电离层模糊度的固定值计算当前历元卫星钟差。
第二方面，本申请实施例提供了一种实时钟差估计中的模糊度固定装置，该装置包括：
宽巷计算模块，用于对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星宽巷相位硬件延迟UPD和当前历元的接收机宽巷UPD；
窄巷浮点值计算模块，用于根据宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值；
窄巷计算模块，用于对窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD；
模糊度固定值计算模块，用于根据宽巷模糊度的固定值、窄巷模糊度的固定值、卫星宽巷UPD、接收机宽巷UPD、卫星窄巷UPD和接收机窄巷UPD计算当前历元的无电离层模糊度的固定值。
第三方面，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该计算机程序被该处理器执行时实现上述第一方面的方法的步骤。
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述第一方面的方法的步骤。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
通过对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值；根据宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值；根据当前历元的窄巷模糊度的浮点值，计算窄巷模糊度的固定值。同时计算当前历元的卫星宽巷UPD、当前历元的接收机宽巷UPD、当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD；根据宽巷模糊度的固定值、窄巷模糊度的固定值、当前历元的卫星宽巷UPD、当前历元的接收机宽巷UPD、当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD计算当前历元的无电离层模糊度的固定值，实现了将模糊度参数固定为对应的整数的目的。本申请实施例提供的模糊度固定方法不需要对所有可能的双差模糊度进行排序，也不需要将非差模糊度的方差-协方差阵变换为相应双差模糊度的方差-协方差阵，因此算法简单，计算量小，可以适用于实时钟差估计。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种模糊度固定方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的另一种模糊度固定方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的另一种模糊度固定方法的流程图；
图4为本申请实施例提供的另一种模糊度固定方法的流程图；
图5为本申请实施例提供的另一种模糊度固定方法的流程图；
图6为本申请实施例提供的一种模糊度固定装置的框图；
图7为本申请实施例提供的一种接收机的框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
通常情况下，GNSS卫星都搭载有高精度的原子钟或氢钟，但由于制作材料与工艺、复杂的空间工作环境以及频率稳定度随时间降低等因素的影响，GNSS卫星的原子钟给出的时间与标准时间会存在差异，即卫星的钟差。高精度的卫星钟差是GNSS系统进行精密数据处理的重要起算条件之一，是实现GNSS系统精密导航定位的前提条件。
目前IGS(英文：International GNSS Service；中文：国际GNSS服务)提供的事后精密钟差的精度可以高达20ps(皮秒)，但该事后精密钟差存在12-18天的延迟，无法支持实时钟差估计的应用。为了满足实时精密定位用户的需求，IGS同时提供超快速预报钟差的方法，该超快速预报钟差的方法预报的钟差的精度仅为1.5ns，只是略优于广播星历的钟差精度，尚不能满足实时高精度定位的需求。
此外，由于GNSS卫星的原子钟易受外界及本身因素的影响，变化极为复杂，很难利用数学模型进行预报，必须利用地面跟踪网的实时观测数据进行实时估计。实时精密钟差估计是当前GNSS系统实时精密数据处理的主要研究内容之一。
GNSS系统实时精密钟差估计根据所采用的观测量模型不同可分为历元间差分方法、混合差分方法和非差方法，每种方法都各有优缺点。其中，历元间差分方法通过对相位观测量在历元间求差，能够消除大量的模糊度参数，只保留数量相对较少的卫星钟差、接收机钟差和天顶对流层延迟参数，因此，基于历元间差分观测模型的实时钟差估计效率极高。但该方法只能估计卫星钟差在历元间的变化，并需提供初始钟差来恢复绝对卫星钟差。同时，历元间差分方法在相位观测量之间引入了相关性，进行实时钟差估计时常将其忽略，造成得到的钟差的精度降低。
混合差分方法通过对伪距观测量采用非差模型计算卫星绝对钟差，对相位观测量则采用历元间差分模型消除大量的模糊度参数来计算卫星钟差在历元间的变化。该方法相当于用伪距观测量估计并精化卫星钟差初值，用相位观测量精确估计卫星钟差在历元间的变化，因此，该方法在本质上与历元间差分方法相同，得到的钟差的精度较低。
非差方法是基于非差观测模型，以非差伪距观测量和相位光测量的无电离层作为钟差估计的观测量进行的实时钟差估计，在估计卫星钟差、接收机钟差和天顶对流层延迟参数的同时，还需估计大量的模糊度参数。该方法对伪距观测量和相位观测量进行完全参数化，模型更严密，其解算得到的卫星钟差的精度更高。同时，非差方法保留了模糊度参数，收敛后能得到高精度的相位模糊度估计值，为后续进行相位模糊度固定和卫星硬件延迟估计提供算法基础。
由于非差方法中的非差观测模型更严密，生成的卫星钟差的精度更高，当前主要的IGS分析中心，如GFZ(英文：Helmholtz-Centre Potsdam-German Research Centre forGeosciences；中文：亥姆霍兹波茨坦中心，德国地学中心)、ESA(英文：European SpaceAgency；中文：欧洲航天局)、CNES(英文：Centre National d’Etudes Spatiales；中文：法国国家太空研究中心)和武汉大学等，均采用非差方法将非差伪距观测量与相位观测量的无电离层组合作为钟差估计的观测量，并通过Kalman(中文：卡尔曼)滤波或改进的Kalman滤波对这些观测量进行滤波处理，实时生成当前历元的卫星钟差。
非差方法中，非差观测模型中的模糊度参数一般都作为实数进行估计，然而模糊度参数具有整数特性，采用实数进行卫星钟差估计相比于采用整数进行卫星钟差估计得到的卫星钟差的精度低。将模糊度参数正确固定为对应的整数能显著提高GNSS系统精密数据处理的精度。现有技术提出一种可以将模糊度参数固定为对应的整数的双差模糊度固定方法，该方法需要在安装有接收机的测站与卫星之间做差以消除接收机与卫星的相位硬件延迟，得到可固定的双差模糊度，这一过程中，非差模糊度的方差-协方差阵需进行矩阵变换以生成相应双差模糊度的方差-协方差阵，同时，为了实现更高的模糊度固定率，需要对所有可能的双差模糊度进行排序，搜索最容易固定的独立双差模糊度，因此，双差模糊度固定方法的算法复杂，计算量大，不适用于实时钟差估计。
此外，研究表明相位观测量的宽巷硬件延迟与窄巷硬件延迟具有较好的稳定性，可以利用地面基准站网的数据进行估计分离，从而恢复模糊度参数的整数特性。其中，硬件延迟的参数化方法可以分为UPD(英文：Uncalibrated Phase Delays；中文：未校准硬件延迟，相位硬件延迟)/FCB(英文：Fractional Cycle Bias；未校准硬件延迟的小数部分)方法与整数钟/解耦钟方法，分别对应两种模糊度参数的固定方法，前者不改变传统卫星钟差的定义，显示估计模糊度参数的硬件延迟，得到宽巷硬件延迟与窄巷硬件延迟；后者将相位硬件延迟与钟差参数合并，得到包含硬件延迟的相位钟差，该相位钟差只能应用于相位观测量，在处理伪距观测量时还需提供IGS标准钟差，因此，整数钟/解耦钟方法生成的固定解钟差不具有普适性和兼容性，应用范围会受限。
本申请实施例提供一种实时钟差估计中的模糊度固定方法，不仅可以适用于相位观测量和伪距观测量，而且算法简单，运算速度快，能够适用于实时钟差估计。本申请实施例提供的模糊度固定方法通过对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值；根据宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值；根据当前历元的窄巷模糊度的浮点值，计算窄巷模糊度的固定值。同时计算当前历元的卫星宽巷UPD、当前历元的接收机宽巷UPD、当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD；根据宽巷模糊度的固定值、窄巷模糊度的固定值、当前历元的卫星宽巷UPD、当前历元的接收机宽巷UPD、当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD计算当前历元的无电离层模糊度的固定值，实现了将模糊度参数固定为对应的整数的目的。本申请实施例提供的模糊度固定方法不需要对所有可能的双差模糊度进行排序，也不需要将非差模糊度的方差-协方差阵变换为相应双差模糊度的方差-协方差阵，因此算法简单，计算量小，可以适用于实时钟差估计。
请参考图1，其示出了本申请实施例提供的一种实时钟差估计中的模糊度固定方法的流程图，如图1所示，本模糊度固定方法可以包括以下步骤：
步骤101：对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星宽巷UPD和当前历元的接收机宽巷UPD。
其中，接收机采集、记录导航卫星观测量的时刻称为历元，一般情况都是整秒的时刻。可选的，本申请实施例中的方法由GNSS系统的实时服务数据处理服务器执行。
在一种可能的实现方式中，如图2所示，对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值的过程可以包括步骤201至步骤202：
步骤201、获取当前历元的卫星宽巷UPD初始值和当前历元的接收机宽巷UPD初始值。
其中，以上一个历元的卫星宽巷UPD作为当前历元的卫星宽巷UPD初始值以上一个历元的接收机宽巷UPD作为当前历元的接收机宽巷UPD初始值其中r表示测站上安装的接收机，s表示卫星，w表示宽巷。
步骤202、根据卫星宽巷UPD初始值和接收机宽巷UPD初始值对宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值。
获取当前历元宽巷模糊度的浮点值根据公式(1)计算计算宽巷模糊度的固定值。
根据公式(1)可以计算宽巷模糊度的固定值其中，表示接收机r对卫星s的宽巷模糊度的浮点值，表示卫星宽巷UPD初始值，表示接收机宽巷UPD初始值，int(·)表示取整函数。
其中，宽巷模糊度的浮点值的计算过程如下：
假设实时钟差滤波器经过一段时间的运行后收敛到稳定状态，那么对于第k个历元的具体数据处理流程如下：
采用HMW(Hatch-Melbourne-Wübbena)组合计算当前第k个历元的宽巷模糊度的浮点值，如公式(2)所示：
根据公式(2)可以计算宽巷模糊度的浮点值
其中，Li表示载波i上的相位观测量，Pi表示载波i上的伪距观测量，其中，i＝1,2，f1、f2分别表示不同载波的频率值，λw表示宽巷组合的波长，表示宽巷模糊度的固定值，br,w表示接收机r宽巷UPD改正数、表示卫星s宽巷UPD改正数，εa,w表示宽巷模糊度浮点值的误差，<>表示多历元取平均操作。
其中，载波i上的相位观测量Li和载波i上的伪距观测量Pi的计算过程可以包括：
基于测站上安装的接收机与卫星精确坐标和未知参数初值对所有可用双频相位与伪距观测量进行模型化，计算对应的OMC(英文：Observed-Minus-Computed；中文：观测值减计算值)，得到如下实时钟差估计的非差观测方程：
其中，表示向量观测量，表示伪距观测量，表示无电离层组合相位模糊度，r表示测站上安装的接收机，s表示GNSS卫星，g表示系统标识，IF表示无电离层组合标识，c表示真空中的光速，表示接收机钟差、δts表示卫星钟差，Tr表示天顶对流层延迟，表示对应的映射函数，λIF表示对应的波长，表示整数无电离层组合模糊度，表示接收机的无电离层组合UPD、bs表示GNSS卫星端的无电离层组合UPD，εL,IF表示无电离层组合相位的测量噪声、εP,IF表示无电离层组合相位的测量噪声。
将公式(3)表示的所有地面基准站网的相位与伪距观测方程组加入到当前负责实时钟差估计的滤波器进行并完成测量更新，得到当前第k个历元所有非模糊度待估参数与所有无电离层组合模糊度估值向量以及模糊度参数对应的方差阵和和协方差阵 和将在公式(13)中用来计算所有非模糊度待估参数的固定解。
在一种可能的实现方式中，如图3所示，计算当前历元的卫星宽巷UPD和当前历元的接收机宽巷UPD的过程包括步骤301至步骤303：
步骤301、对当前历元中所有测站测得的取整后的宽巷UPD残差进行网平差，得到当前历元的卫星宽巷UPD改正数和当前历元的接收机宽巷UPD改正数。
获取当前第k个历元的宽巷模糊度的浮点值接收机宽巷UPD初始值为卫星宽巷UPD初始值为利用接收机宽巷UPD初始值为和卫星宽巷UPD初始值为对宽巷模糊度的浮点值进行改正，同时得到对应的UPD残差：
根据公式(5)计算取整后的宽巷UPD残差。
其中，表示取整后的宽巷UPD残差，表示宽巷模糊度浮点值的误差，表示卫星宽巷UPD改正数，br,w表示接收机宽巷UPD改正数，表示宽巷模糊度的固定值。
当前历元所有可用的UPD残差可以构建卫星与接收机UPD改正数的观测方程：
其中，r表示数据处理中总的测站上安装的接收机数、s表示数据处理中总的卫星数，si(i＝1,…,r)表示第i个测站能观测到的卫星数，表示第i个测站能观测到的所有UPD残差向量，是对应的宽巷模糊度估计误差，br,w、分别是接收机与卫星的宽巷UPD改正数向量，分别对接收机与卫星UPD改正数参数的系数矩阵。
在实际运算时，公式(6)中系数矩阵的秩亏数为1，为了消除方程的秩亏，可将其中一个接收机或卫星的UPD参数固定为(-0.5,0.5)之间的任意常数，然后对公式(6)进行最小二乘平差，得到UPD改正数的最小二乘浮点值
步骤302、根据卫星宽巷UPD改正数和卫星宽巷UPD初始值计算得到卫星宽巷UPD。
在一种可能的实现方式中，可以采用卫星宽巷UPD改正数的最小二乘浮点值和卫星宽巷UPD初始值计算卫星宽巷UPD，如下式所示：
其中，为宽巷UPD改正数的最小二乘浮点值，为卫星宽巷UPD初始值。
步骤303、根据接收机宽巷UPD改正数和接收机宽巷UPD初始值计算得到接收机宽巷UPD。
基于步骤302中基本相同的理由，在一种可能的实现方式中，可以采用接收机宽巷UPD改正数的最小二乘浮点值和接收机宽巷UPD初始值计算卫星宽巷UPD，如下式所示：
其中，为接收机宽巷UPD改正数的最小二乘浮点值，为接收机宽巷UPD初始值。
步骤102：根据宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值。
在一种可能的实现方式中，根据宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值的过程包括：
根据宽巷模糊度的固定值，对当前历元的无电离层组合模糊度的浮点值进行分解，得到窄巷模糊度的浮点值。
其中，获取当前历元的无电离层组合模糊浮点值结合宽巷模糊度的固定值对无电离层组合模糊度进行分解，根据公式(7)可以得到窄巷模糊度浮点值：
其中，表示窄巷模糊度浮点值，f1、f2分别表示不同载波的频率值，表示无电离层组合相位模糊度，对应步骤101中无电离层组合模糊度估值向量中对应接收机r对卫星s的元素，表示宽巷模糊度的固定值，表示窄巷模糊度的固定值，br,n表示接收机r窄巷UPD改正数，表示卫星s窄巷UPD改正数，εa,n表示窄巷模糊度浮点值的误差。
步骤103：对窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD。
其中，在一种可能的实现方式中，如图4所示，对当前历元的窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值的过程可以包括步骤401至步骤402：
步骤401、获取当前历元的卫星窄巷UPD初始值和当前历元的接收机窄巷UPD初始值。
其中，以上一个历元的卫星窄巷UPD作为当前历元的卫星窄巷UPD初始值以上一个历元的接收机宽巷UPD作为当前历元的接收机窄巷UPD初始值其中r表示测站上安装的接收机，s表示卫星，n表示窄巷。本申请实施例中计算卫星窄巷UPD初始值和计算接收机窄巷UPD初始值的过程与步骤301公开的过程基本相同，在此不做赘述。
步骤402、根据卫星窄巷UPD初始值和接收机窄巷UPD初始值对窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值。
根据公式(8)可以计算窄巷模糊度的固定值其中，表示接收机r对卫星s的窄巷模糊度的浮点值，表示卫星窄巷UPD初始值，表示接收机窄巷UPD初始值为，int(·)表示取整函数。
其中窄巷模糊度的浮点值可以根据步骤102中公式(7)计算，不再赘述。
在一种可能的实现方式中，如图5所示，计算当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD的过程包括步骤501至步骤503：
步骤501、对当前历元中所有测站测得的取整后的窄巷UPD残差进行网平差，得到当前历元的卫星窄巷UPD改正数和当前历元的接收机窄巷UPD改正数。
获取当前第k个历元的窄巷模糊度的浮点值卫星窄巷UPD初始值为接收机窄巷UPD初始值为利用卫星窄巷UPD初始值为和接收机窄巷UPD初始值为对窄巷模糊度的浮点值进行改正，同时得到对应的UPD残差：
根据公式(10)计算取整后的窄巷UPD残差。
其中，表示取整后的窄巷UPD残差，表示卫星窄巷UPD改正数，br,n表示接收机窄巷UPD改正数，表示窄巷模糊度浮点值的误差，为窄巷模糊度的固定值。
当前历元所有可用的UPD残差可以构建接卫星与接收机UPD改正数的观测方程：
其中，r表示数据处理中总的测站上安装的接收机数、s表示数据处理中总的卫星数，si(i＝1,…,r)表示第i个测站能观测到的卫星数，表示第i个测站能观测到的所有UPD残差向量，是对应的窄巷模糊度估计误差，br,n、分别是接收机与卫星的窄巷UPD改正数向量，分别对接收机与卫星UPD改正数参数的系数矩阵。
在实际运算时，公式(11)中系数矩阵的秩亏数为1，为了消除方程的秩亏，可将其中一个接收机或卫星的UPD参数固定为(-0.5,0.5)之间的任意常数，然后对(11)式进行最小二乘平差，得到UPD改正数的最小二乘浮点值
步骤502、根据卫星窄巷UPD改正数和卫星窄巷UPD初始值计算得到卫星窄巷UPD。
在一种可能的实现方式中，可以采用卫星窄巷UPD改正数的最小二乘浮点值和卫星窄巷UPD初始值计算卫星窄巷UPD，如下式所示：
其中，为窄巷UPD改正数的最小二乘浮点值，为卫星窄巷UPD初始值。
步骤503、根据接收机窄巷UPD改正数和接收机窄巷UPD初始值计算得到接收机窄巷UPD。
基于步骤502中基本相同的理由，在一种可能的实现方式中，可以采用接收机窄巷UPD改正数的最小二乘浮点值和接收机窄巷UPD初始值计算卫星窄巷UPD，如下式所示：
其中，为接收机窄巷UPD改正数最小二乘浮点值，为接收机窄巷UPD初始值。
步骤104：根据宽巷模糊度的固定值、窄巷模糊度的固定值、卫星宽巷UPD、接收机宽巷UPD、卫星窄巷UPD和接收机窄巷UPD计算当前历元的无电离层模糊度的固定值。
根据宽巷模糊度的固定值窄巷模糊度的固定值卫星宽巷接收机宽巷卫星窄巷和接收机窄巷建立公式(12)
根据公式(12)可以实现对无电离层模糊度的固定。
其中，分别表示窄巷模糊度与无电离层组合模糊度的固定值，可由步骤(12)中得到的窄巷模糊度整数和接收机与卫星的窄巷UPD估计值确定。
本申请实施例提供的模糊度固定方法通过对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值；根据宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值；根据当前历元的窄巷模糊度的浮点值，计算窄巷模糊度的固定值。同时计算当前历元的卫星宽巷UPD、当前历元的接收机宽巷UPD、当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD；根据宽巷模糊度的固定值、窄巷模糊度的固定值、当前历元的卫星宽巷UPD、当前历元的接收机宽巷UPD、当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD计算当前历元的无电离层模糊度的固定值，实现了将模糊度参数固定为对应的整数的目的。本申请实施例提供的模糊度固定方法不需要对所有可能的双差模糊度进行排序，也不需要将非差模糊度的方差-协方差阵变换为相应双差模糊度的方差-协方差阵，因此算法简单，计算量小，可以适用于实时钟差估计。
进一步的，相关技术还提出一种整数钟/解耦钟方法，用于将模糊度参数固定为整数，然而该方法是将相位硬件延迟与钟差参数合并，得到包含硬件延迟的相位钟差，该相位钟差只能应用于相位观测量，在处理伪距观测量时还需另外提供IGS标准钟差，因此，整数钟/解耦钟方法生成的固定解钟差不具有普适性和兼容性，应用范围会受限。而本申请实施例提供的模糊度固定方法，不改变传统卫星钟差的定义，显示估计模糊度参数的硬件延迟，得到卫星宽巷UPD、卫星窄巷UPD、接收机宽巷UPD和接收机窄巷UPD，因此可以同时适用于相位观测量和伪距观测量，而且算法简单，运算速度快，能够适用于实时钟差估计。
在上述实施例的基础上，本申请实施例提供的模糊度固定方法，在根据宽巷模糊度的固定值、窄巷模糊度的固定值、卫星宽巷UPD、接收机宽巷UPD、卫星窄巷UPD和接收机窄巷UPD计算当前历元的无电离层模糊度的固定值之后，还包括：
根据无电离层模糊度的固定值计算当前历元卫星钟差。
可选的，利用步骤202中得到的当前第k个历元所有非模糊度待估参数与所有无电离层组合模糊度估值向量以及模糊度参数对应的方差阵和和协方差阵结合参数的方差-协方差阵对未知参数的浮点值进行模糊度固定强约束，生成精度更高的参数固定值：
其中，是所有已固定的无电离层组合模糊度组成的固定模糊度向量，对应的是更高精度的非模糊度参数的固定值，中包含有实时估计钟差参数，因此通过公式(13)可以进行实时钟差估计，获取精度更高的实时钟差。
实时钟差估计滤波器结合当前历元的状态方程对随机过程参数进行时间更新，计算系统状态的预报值；将卫星与接收机的UPD初始值更新为当前历元对应的估计值；整个实时数据处理系统完成当前历元的数据处理，输出浮点值钟差和固定值钟差，并进入到下一个历元的处理，等待数据流的更新，循环重复上述步骤，实现逐历元实时处理。
请参考图6，其示出了本申请实施例提供的一种模糊度固定装置的框图，该模糊度固定装置可以配置与实施环境中的终端设备上，该模糊度固定装置包括宽巷计算模块601、窄巷浮点值计算模块602、窄巷计算模块603和模糊度固定值计算模块604。
宽巷计算模块601，用于对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星宽巷UPD和当前历元的接收机宽巷UPD；
窄巷浮点值计算模块602，用于根据宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值；
窄巷计算模块603，用于对窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD；
模糊度固定值计算模块604，用于根据宽巷模糊度的固定值、窄巷模糊度的固定值、卫星宽巷UPD、接收机宽巷UPD、卫星窄巷UPD和接收机窄巷UPD计算当前历元的无电离层模糊度的固定值。
在本申请的一个实施例中，宽巷计算模块601具体用于获取当前历元的卫星宽巷UPD初始值和当前历元的接收机宽巷UPD初始值；
根据卫星宽巷UPD初始值和接收机宽巷UPD初始值对宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值。
在本申请的一个实施例中，宽巷计算模块601具体用于获取当前历元的卫星宽巷UPD初始值和当前历元的接收机宽巷UPD初始值；
对当前历元中所有测站测得的取整后的宽巷UPD残差进行网平差，得到当前历元的卫星宽巷UPD改正数和当前历元的接收机宽巷UPD改正数；
根据卫星宽巷UPD改正数和卫星宽巷UPD初始值计算得到卫星宽巷UPD；
根据接收机宽巷UPD改正数和接收机宽巷UPD初始值计算得到接收机宽巷UPD。
在本申请的一个实施例中，窄巷浮点值计算模块602具体用于根据宽巷模糊度的固定值，对当前历元的无电离层组合模糊度的浮点值进行分解，得到窄巷模糊度的浮点值。
在本申请的一个实施例中，窄巷计算模块603，具体用于获取当前历元的卫星窄巷UPD初始值和当前历元的接收机窄巷UPD初始值；
根据卫星窄巷UPD初始值和接收机窄巷UPD初始值对窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值。
在本申请的一个实施例中，窄巷计算模块603，具体用于获取当前历元的卫星窄巷UPD初始值和当前历元的接收机窄巷UPD初始值；
对当前历元中所有接收机测得的取整后的窄巷UPD残差进行网平差，得到当前历元的卫星窄巷UPD改正数和当前历元的接收机窄巷UPD改正数；
根据卫星窄巷UPD改正数和卫星窄巷UPD初始值计算得到卫星窄巷UPD；
根据接收机窄巷UPD改正数和接收机窄巷UPD初始值计算得到接收机窄巷UPD。
在本申请的一个实施例中，模糊度固定值计算模块604，还用于根据无电离层模糊度的固定值计算当前历元卫星钟差。
在本申请的一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星宽巷UPD和当前历元的接收机宽巷UPD；
根据宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值；
对窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD；
根据宽巷模糊度的固定值、窄巷模糊度的固定值、卫星宽巷UPD、接收机宽巷UPD、卫星窄巷UPD和接收机窄巷UPD计算当前历元的无电离层模糊度的固定值。
在本申请的一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取当前历元的卫星宽巷UPD初始值和当前历元的接收机宽巷UPD初始值；
根据卫星宽巷UPD初始值和接收机宽巷UPD初始值对宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值。
在本申请的一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取当前历元的卫星宽巷UPD初始值和当前历元的接收机宽巷UPD初始值；
对当前历元中所有测站测得的取整后的宽巷UPD残差进行网平差，得到当前历元的卫星宽巷UPD改正数和当前历元的接收机宽巷UPD改正数；
根据卫星宽巷UPD改正数和卫星宽巷UPD初始值计算得到卫星宽巷UPD；
根据接收机宽巷UPD改正数和接收机宽巷UPD初始值计算得到接收机宽巷UPD。
在本申请的一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据宽巷模糊度的固定值，对当前历元的无电离层组合模糊度的浮点值进行分解，得到窄巷模糊度的浮点值。
在本申请的一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取当前历元的卫星窄巷UPD初始值和当前历元的接收机窄巷UPD初始值；
根据卫星窄巷UPD初始值和接收机窄巷UPD初始值对窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值。
在本申请的一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取当前历元的卫星窄巷UPD初始值和当前历元的接收机窄巷UPD初始值；
对当前历元中所有接收机测得的取整后的窄巷UPD残差进行网平差，得到当前历元的卫星窄巷UPD改正数和当前历元的接收机窄巷UPD改正数；
根据卫星窄巷UPD改正数和卫星窄巷UPD初始值计算得到卫星窄巷UPD；
根据接收机窄巷UPD改正数和接收机窄巷UPD初始值计算得到接收机窄巷UPD。
在本申请的一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据无电离层模糊度的固定值计算当前历元卫星钟差。
本申请实施例提供的计算机设备，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
在本申请的一个实施例中，提供了一种接收机，其内部结构图可以如图7所示。该接收机包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该接收机的处理器用于提供计算和控制能力。该接收机的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机程序被处理器执行时以实现一种模糊度固定方法。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在本申请的一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星宽巷UPD和当前历元的接收机宽巷UPD；
根据宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值；
对窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD；
根据宽巷模糊度的固定值、窄巷模糊度的固定值、卫星宽巷UPD、接收机宽巷UPD、卫星窄巷UPD和接收机窄巷UPD计算当前历元的无电离层模糊度的固定值。
在本申请的一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还可以实现以下步骤：获取当前历元的卫星宽巷UPD初始值和当前历元的接收机宽巷UPD初始值；
根据卫星宽巷UPD初始值和接收机宽巷UPD初始值对宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值。
在本申请的一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还可以实现以下步骤：获取当前历元的卫星宽巷UPD初始值和当前历元的接收机宽巷UPD初始值；
对当前历元中所有测站测得的取整后的宽巷UPD残差进行网平差，得到当前历元的卫星宽巷UPD改正数和当前历元的接收机宽巷UPD改正数；
根据卫星宽巷UPD改正数和卫星宽巷UPD初始值计算得到卫星宽巷UPD；
根据接收机宽巷UPD改正数和接收机宽巷UPD初始值计算得到接收机宽巷UPD。
在本申请的一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还可以实现以下步骤：根据宽巷模糊度的固定值，对当前历元的无电离层组合模糊度的浮点值进行分解，得到窄巷模糊度的浮点值。
在本申请的一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还可以实现以下步骤：获取当前历元的卫星窄巷UPD初始值和当前历元的接收机窄巷UPD初始值；
根据卫星窄巷UPD初始值和接收机窄巷UPD初始值对窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值。
在本申请的一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还可以实现以下步骤：获取当前历元的卫星窄巷UPD初始值和当前历元的接收机窄巷UPD初始值；
对当前历元中所有接收机测得的取整后的窄巷UPD残差进行网平差，得到当前历元的卫星窄巷UPD改正数和当前历元的接收机窄巷UPD改正数；
根据卫星窄巷UPD改正数和卫星窄巷UPD初始值计算得到卫星窄巷UPD；
根据接收机窄巷UPD改正数和接收机窄巷UPD初始值计算得到接收机窄巷UPD。
在本申请的一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还可以实现以下步骤：根据无电离层模糊度的固定值计算当前历元卫星钟差。
本申请实施例提供的计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种实时钟差估计中的模糊度固定方法，其特征在于，所述方法包括：
对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星宽巷相位硬件延迟UPD和当前历元的接收机宽巷UPD；
根据所述宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值；
对所述窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD；
根据所述宽巷模糊度的固定值、所述窄巷模糊度的固定值、所述卫星宽巷UPD、所述接收机宽巷UPD、所述卫星窄巷UPD和所述接收机窄巷UPD计算当前历元的无电离层模糊度的固定值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值，包括：
获取当前历元的卫星宽巷UPD初始值和当前历元的接收机宽巷UPD初始值；
根据所述卫星宽巷UPD初始值和所述接收机宽巷UPD初始值对所述宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到所述宽巷模糊度的固定值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算当前历元的卫星宽巷UPD和当前历元的接收机宽巷UPD，包括：
获取当前历元的卫星宽巷UPD初始值和当前历元的接收机宽巷UPD初始值；
对当前历元中所有测站测得的取整后的宽巷UPD残差进行网平差，得到当前历元的卫星宽巷UPD改正数和当前历元的接收机宽巷UPD改正数；
根据所述卫星宽巷UPD改正数和所述卫星宽巷UPD初始值计算得到所述卫星宽巷UPD；
根据所述接收机宽巷UPD改正数和所述接收机宽巷UPD初始值计算得到所述接收机宽巷UPD。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值，包括：
根据所述宽巷模糊度的固定值，对当前历元的无电离层组合模糊度的浮点值进行分解，得到所述窄巷模糊度的浮点值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值，包括：
获取当前历元的卫星窄巷UPD初始值和当前历元的接收机窄巷UPD初始值；
根据所述卫星窄巷UPD初始值和所述接收机窄巷UPD初始值对所述窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到所述窄巷模糊度的固定值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD，包括：
获取当前历元的卫星窄巷UPD初始值和当前历元的接收机窄巷UPD初始值；
对当前历元中所有接收机测得的取整后的窄巷UPD残差进行网平差，得到当前历元的卫星窄巷UPD改正数和当前历元的接收机窄巷UPD改正数；
根据所述卫星窄巷UPD改正数和所述卫星窄巷UPD初始值计算得到所述卫星窄巷UPD；
根据所述接收机窄巷UPD改正数和所述接收机窄巷UPD初始值计算得到所述接收机窄巷UPD。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述宽巷模糊度的固定值、所述窄巷模糊度的固定值、所述卫星的宽巷UPD、所述接收机的宽巷UPD、所述卫星的窄巷UPD和所述接收机的窄巷UPD计算无电离层模糊度的固定值之后，所述方法还包括：
根据所述无电离层模糊度的固定值计算当前历元卫星钟差。
8.一种实时钟差估计中的模糊度固定装置，其特征在于，所述装置包括：
宽巷计算模块，用于对当前历元的宽巷模糊度的浮点值进行固定，得到宽巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星宽巷相位硬件延迟UPD和当前历元的接收机宽巷UPD；
窄巷浮点值计算模块，用于根据所述宽巷模糊度的固定值计算当前历元的窄巷模糊度的浮点值；
窄巷计算模块，用于对所述窄巷模糊度的浮点值进行固定，得到窄巷模糊度的固定值，并计算当前历元的卫星窄巷UPD和当前历元的接收机窄巷UPD；
模糊度固定值计算模块，用于根据所述宽巷模糊度的固定值、所述窄巷模糊度的固定值、所述卫星宽巷UPD、所述接收机宽巷UPD、所述卫星窄巷UPD和所述接收机窄巷UPD计算当前历元的无电离层模糊度的固定值。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191101 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |