CN110727008B - 一种gnss整周模糊度的快速解算方法 - Google Patents

一种gnss整周模糊度的快速解算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种GNSS整周模糊度的快速解算方法，包括以下步骤：采集GNSS数据，并通过GNSS数据构建组合观测量
Figure DDA0002278348950000011
根据组合观测量，获取双差整周模糊度近似整数值的改正数候选值；对改正数候选值进行判断，确定改正数，并利用最终的改正数获取双差整周模糊度的终值，得到整周模糊度解算结果。本发明逐颗卫星进行整周模糊度解算，不需要模糊度搜索过程，流程简单，具有计算效率高的特点，且适用于动态模式下的整周模糊度快速解算。

Description

一种GNSS整周模糊度的快速解算方法
技术领域
本发明属于GNSS定位数据处理领域，具体涉及一种GNSS整周模糊度的快速解算方法。
背景技术
GNSS高精度定位依赖于毫米级精度的载波相位观测值，更是以整周模糊度的正确解算为基本前提，因此，整周模糊度解算方法对GNSS高精度动态定位至关重要。虽然目前已经存在多种GNSS载波相位整周模糊度解算方法，但现有的技术存在以下不足：
1、逐颗卫星进行模糊度解算的方法常常需要引入伪距观测量，由于伪距精度较低，进而导致此类方法直接解算相位整周模糊度的正确率较低，因此，此类一般只用于解算波长较长的相位宽巷组合量的模糊度；
2、以LAMBDA为代表的基于整数最小二乘的模糊度解算方法，虽然能够较好的解算出整周模糊度，但这种方法存在模糊度的搜索过程，一般需要较大的计算量，尤其是当观测卫星个数较多时方法的效率将降低，所以不能很好的适用于多星座的高动态定位场景；同时此类方法计算过程复杂，不利于定位终端的简化。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种GNSS整周模糊度的快速解算方法解决了现有技术存在的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种GNSS整周模糊度的快速解算方法，包括以下步骤：
S1、采集GNSS数据，并通过GNSS数据构建组合观测量
Figure BDA0002278348930000011
S2、根据组合观测量，获取双差整周模糊度近似整数值的改正数候选值；
S3、对改正数候选值进行判断，确定最终的改正数，并利用最终的改正数获取双差整周模糊度的终值，得到整周模糊度解算结果。
进一步地，所述步骤S1中组合观测量
Figure BDA0002278348930000021
为：
Figure BDA0002278348930000022
其中，
Figure BDA0002278348930000023
和
Figure BDA0002278348930000024
表示频率不同的以周为单位的载波相位观测值，λ1表示与
Figure BDA0002278348930000025
对应载波的波长，λ2表示与
Figure BDA0002278348930000026
对应载波的波长，
Figure BDA0002278348930000027
表示卫星与接收机之间的双差计算，NF1表示与载波相位
Figure BDA0002278348930000028
对应的整周模糊度的近似整数值，NF2表示与载波相位
Figure BDA0002278348930000029
对应的整周模糊度的近似整数值。
进一步地，所述步骤S2中改正数候选值为
Figure BDA00022783489300000210
和
Figure BDA00022783489300000211
所述
Figure BDA00022783489300000212
和
Figure BDA00022783489300000213
具体为：
Figure BDA00022783489300000214
其中，
Figure BDA00022783489300000215
表示组合观测量，βi表示与载波相位
Figure BDA00022783489300000216
对应的双差整周模糊度近似整数值的改正数计算系数，βi＝fi/(f1-f2)，f1表示载波相位
Figure BDA00022783489300000217
的频率，f2表示载波相位
Figure BDA00022783489300000218
的频率，i＝{1,2}，当i＝1时，i'＝2，当i＝2时，i'＝1；λi'表示与
Figure BDA00022783489300000219
对应载波的波长，Sgn(·)表示去符号运算，(·)d表示取小数运算。
进一步地，所述步骤S3中对改正数候选值进行判断，确定最终的改正数
Figure BDA00022783489300000224
的具体方法为：
Figure BDA00022783489300000220
其中，
Figure BDA00022783489300000221
和
Figure BDA00022783489300000222
表示改正数候选值，R(·)表示四舍五入运算，DNI(X)＝|R(X)-X|。
进一步地，所述步骤S3中双差整周模糊度的终值
Figure BDA00022783489300000223
为：
Figure BDA0002278348930000031
其中，
Figure BDA0002278348930000032
表示与载波相位
Figure BDA0002278348930000033
对应的双差整周模糊度的近似整数值，
Figure BDA0002278348930000034
表示最终的改正数。
本发明的有益效果为：
(1)本发明逐颗卫星进行整周模糊度解算，不需要模糊度搜索过程，流程简单，具有计算效率高的特点，且适用于多星座数据的快速整周模糊度解算。
(2)本发明无需接收机位置信息，适用于动态和静态模式下的整周模糊度解算，尤其适用于实时定位解算中的整周模糊度快速数据处理。
附图说明
图1为本发明提出的一种GNSS整周模糊度的快速解算方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
下面结合附图详细说明本发明的实施例。
如图1所示，一种GNSS整周模糊度的快速解算方法，包括以下步骤：
S1、采集GNSS数据，并通过GNSS数据构建组合观测量
Figure BDA0002278348930000035
S2、根据组合观测量，获取双差整周模糊度近似整数值的改正数候选值；
S3、对改正数候选值进行判断，确定最终的改正数，并利用最终的改正数获取双差整周模糊度的终值，得到整周模糊度解算结果。
在本实施例中，所述步骤1中GNSS数据包括载波相位观测值、整周模糊度近似整数值和载波的波长，忽略观测噪声，短基线双差后的载波相位观测值的观测方程为：
Figure BDA0002278348930000041
Figure BDA0002278348930000042
其中，
Figure BDA0002278348930000043
和
Figure BDA0002278348930000044
表示频率不同的以周为单位的载波相位观测值，λ1表示载波相位
Figure BDA0002278348930000045
的波长，λ2表示载波相位
Figure BDA0002278348930000046
的波长，
Figure BDA0002278348930000047
表示卫星与接收机之间的双差计算，ρ表示卫星与接收机之间的距离，N1表示载波相位
Figure BDA0002278348930000048
的整周模糊度，N2表示载波相位
Figure BDA0002278348930000049
的整周模糊度。
在本实施例中，所述步骤S1中构建组合观测量
Figure BDA00022783489300000410
的具体方法为：
A1、根据公式1和公式2整理得到：
Figure BDA00022783489300000411
A2、令
Figure BDA00022783489300000412
由公式3可以得到：
Figure BDA00022783489300000413
A3、根据公式4构建组合观测量，所述组合观测量
Figure BDA00022783489300000414
为：
Figure BDA00022783489300000415
其中，NFi表示与
Figure BDA00022783489300000416
对应的整周模糊度浮点解四舍五入取整值，
Figure BDA00022783489300000417
表示与
Figure BDA00022783489300000418
对应的整周模糊度的改正数，i＝{1,2}。
在本实施例中，所述步骤S2包括以下步骤：
S2.1、根据载波波长与频率反比的关系和组合观测量，可得到
Figure BDA00022783489300000419
和
Figure BDA00022783489300000420
的关系为：
Figure BDA00022783489300000421
Figure BDA00022783489300000422
S2.2、将公式6和公式7进行取小数运算，得到公式8和公式9：
Figure BDA0002278348930000051
Figure BDA0002278348930000052
S2.3、令βi＝fi/(f1-f2)，得到公式8：
Figure BDA0002278348930000053
Figure BDA0002278348930000054
S2.4、当
Figure BDA0002278348930000055
和
Figure BDA0002278348930000056
时，可以得到整周模糊度的改正数表达式为：
Figure BDA0002278348930000057
Figure BDA0002278348930000058
其中，f1表示载波相位
Figure BDA0002278348930000059
的频率，f2表示载波相位
Figure BDA00022783489300000510
的频率，(·)d表示取小数运算，e为整数，且
Figure BDA00022783489300000511
Sgn(·)表示取符号运算，βi表示与
Figure BDA00022783489300000512
对应的整周模糊度的改正数计算系数，i＝{1,2}；
S2.5、根据整数值e和整周模糊度的改正数表达式，获取改正数候选值为
Figure BDA00022783489300000513
和
Figure BDA00022783489300000514
所述
Figure BDA00022783489300000515
和
Figure BDA00022783489300000516
具体为：
Figure BDA00022783489300000517
其中，i＝{1,2}，当i＝1时，i'＝2，当i＝2时，i'＝1；λi'表示与
Figure BDA00022783489300000518
对应载波的波长。
所述步骤S3中对改正数候选值进行判断，确定最终改正数
Figure BDA00022783489300000519
的具体方法为：
Figure BDA00022783489300000520
其中，
Figure BDA00022783489300000521
表示与
Figure BDA00022783489300000522
对应的整周模糊度最终的改正数，R(·)表示四舍五入运算，DNI(X)＝|R(X)-X|。
所述步骤S3中双差整周模糊度的终值
Figure BDA0002278348930000061
为：
Figure BDA0002278348930000062
本发明逐颗卫星进行整周模糊度解算，不需要模糊度搜索过程，流程简单，具有计算效率高的特点，且适用于多星座数据的快速整周模糊度解算。本发明无需接收机位置信息，适用于动态和静态模式下的整周模糊度解算，尤其适用于实时定位解算中的整周模糊度快速数据处理。

Claims (3)

1.一种GNSS整周模糊度的快速解算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集GNSS数据，并通过GNSS数据构建组合观测量
Figure FDA0003021312140000011
S2、根据组合观测量，获取双差整周模糊度近似整数值的改正数候选值；
S3、对改正数候选值进行判断，确定最终的改正数，并利用最终的改正数获取双差整周模糊度的终值，得到整周模糊度解算结果；
所述步骤S1中组合观测量
Figure FDA0003021312140000012
为：
Figure FDA0003021312140000013
其中，
Figure FDA0003021312140000014
和
Figure FDA0003021312140000015
表示频率不同的以周为单位的载波相位观测值，λ1表示与
Figure FDA0003021312140000016
对应载波的波长，λ2表示与
Figure FDA0003021312140000017
对应载波的波长，
Figure FDA0003021312140000018
表示卫星与接收机之间的双差计算，NF1表示与载波相位
Figure FDA0003021312140000019
对应的整周模糊度的近似整数值，NF2表示与载波相位
Figure FDA00030213121400000110
对应的整周模糊度的近似整数值；
所述步骤S2中改正数候选值为
Figure FDA00030213121400000111
和
Figure FDA00030213121400000112
所述
Figure FDA00030213121400000113
和
Figure FDA00030213121400000114
具体为：
Figure FDA00030213121400000115
其中，
Figure FDA00030213121400000116
表示组合观测量，βi表示与载波相位
Figure FDA00030213121400000117
对应的双差整周模糊度近似整数值的改正数计算系数，βi＝fi/(f1-f2)，f1表示载波相位
Figure FDA00030213121400000118
的频率，f2表示载波相位
Figure FDA00030213121400000119
的频率，i＝{1,2}，当i＝1时，i'＝2，当i＝2时，i'＝1；λi'表示与
Figure FDA00030213121400000120
对应载波的波长，Sgn(·)表示去符号运算，(·)d表示取小数运算。
2.根据权利要求1所述的GNSS整周模糊度的快速解算方法，其特征在于，所述步骤S3中对改正数候选值进行判断，确定最终的改正数
Figure FDA00030213121400000121
的具体方法为：
Figure FDA00030213121400000122
其中，
Figure FDA0003021312140000021
和
Figure FDA0003021312140000022
表示改正数候选值，R(·)表示四舍五入运算，DNI(X)＝|R(X)-X|。
3.根据权利要求1所述的GNSS整周模糊度的快速解算方法，其特征在于，所述步骤S3中双差整周模糊度的终值
Figure FDA0003021312140000023
为：
Figure FDA0003021312140000024
其中，
Figure FDA0003021312140000025
表示与载波相位
Figure FDA0003021312140000026
对应的双差整周模糊度的近似整数值，
Figure FDA0003021312140000027
表示最终的改正数。
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