CN110780323B - 一种长距离下基于北斗三频信号的实时分米级定位方法 - Google Patents

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CN110780323B CN201911086846.0A CN201911086846A CN110780323B CN 110780323 B CN110780323 B CN 110780323B CN 201911086846 A CN201911086846 A CN 201911086846A CN 110780323 B CN110780323 B CN 110780323B
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    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/43—Determining position using carrier phase measurements, e.g. kinematic positioning; using long or short baseline interferometry
    • G01S19/44—Carrier phase ambiguity resolution; Floating ambiguity; LAMBDA [Least-squares AMBiguity Decorrelation Adjustment] method

Abstract

本发明公开一种单个基准站长距离下基于北斗三频信号的实时分米级定位方法，步骤是：首先，利用北斗导航卫星系统中三频观测数据，根据电离层误差、伪距及组合载波观测噪声影响最小为原则，选择超宽巷模糊度解算最优的组合观测量，并基于四舍五入取整法单历元固定超宽巷模糊度；然后，根据固定的整周模糊度估计电离层误差初值，并通过Hatch滤波进一步优化电离层误差；最后，基于电离层误差、载波组合观测噪声综合影响最小为条件，构建定位估计误差最小的最优宽巷组合观测量，并对该观测量进行电离层误差修正，实现长距离实时分米级定位。此种方法构建了定位估计误差最小的最优组合观测量，实现了长距离下实时高精度分米级定位。

Description

一种长距离下基于北斗三频信号的实时分米级定位方法
技术领域
本发明属于全球导航卫星定位技术领域，特别涉及一种适用于单个基准站长距离相对定位模式下基于北斗三频信号的实时分米级定位方法。
背景技术
在全球导航卫星定位技术中，相对定位能够有效消除或削弱时钟、大气等误差影响，提高定位的精度和时效性，在卫星导航定位应用领域得到广泛的应用，是目前利用全球卫星导航系统GNSS实现高精度定位的主要技术手段之一。当前，相对定位应用中最具代表性的是基于连续运行参考站系统(Continuously Operating Reference System，CORS)的网络差分技术(Network RTK)，该技术能够为终端用户提供实时厘米级高精度动态定位服务，近年来得到广泛的推广和应用。但是，另一方面，CORS系统中不仅参考站建设维护成本比较高，而且选址要求也比较严格，如，很好的卫星观测条件、便利的网络通信以及仪器安全等，这在很大程度上限制了一些条件较差地区的建设应用。随着社会和科技的发展，智慧城市、亚米级车道定位等应用，日常生活中人们对高精度定位应用的需求日益增长，因此，若能够实现单基站下长距离高精度定位，则对于一个城市，只要在市中心建立一个基准站，实现近百公里范围内的实时分米级定位，即可很大程度满足人们日常生活的定位需求，大大降低建站及维护成本，同时，在一定程度上也可以满足近海范围内的实时高精度定位需求。为此，但单个基准站长距离环境下的高精度相对定位问题一直也是该领域众多学者关注的热点问题。
然而，随着用户与基准站距离的增长，大气误差等空间相关性误差对定位的影响也增大，长距离下实时高精度定位仍面临着一定的问题，一方面，在伪距定位方面，尽管伪距差分定位无需解算周跳和模糊度，效率高，在短距离下(<20km)通常可获得亚米级定位精度，但是由于测距码精度较低及空间相关误差的影响，随着距离的增大，定位精度逐渐降低到米级，甚至更低，通常难以满足人们日常生活应用需求；另一方面，对于载波相对定位，由于需要解算整周模糊度，特别是在长距离80km以上，模糊度固定解算通常需要近10分钟，才能获得高精度定位信息，定位时效性在一定程度上受到影响。当前，北斗是唯一所有卫星都播发三个频率信号的卫星导航系统，三频信号给GNSS定位带来了机遇和挑战。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种长距离下基于北斗三频信号的实时分米级定位方法，利用北斗导航系统具有三个频率观测数据的优势，根据各步骤数据解算的不同特点及目的选择最优组合观测量，依次解算超宽巷整周模糊度、电离层延迟误差估计及平滑，构建了定位估计误差最小的最优组合观测量，实现了长距离下实时高精度分米级定位。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种长距离下基于北斗三频信号的实时分米级定位方法，包括如下步骤：
步骤1，利用北斗导航卫星系统中三频观测数据，根据电离层误差、伪距及组合载波观测噪声影响最小为原则，选择超宽巷模糊度解算最优的组合观测量，并基于四舍五入取整法单历元固定超宽巷模糊度；
步骤2，根据固定的整周模糊度估计电离层误差初值，并通过Hatch滤波进一步优化电离层误差；
步骤3，基于电离层误差、载波组合观测噪声综合影响最小为条件，构建定位估计误差最小的最优宽巷组合观测量，并对该观测量进行电离层误差修正，实现长距离实时分米级定位。
上述步骤1中，根据下式：
Figure BDA0002265675220000021
以电离层误差
Figure BDA0002265675220000022
伪距噪声
Figure BDA0002265675220000023
及组合载波观测噪声
Figure BDA0002265675220000024
之和总误差最小为原则，构造两个超宽巷组合观测量：①i＝0,j＝-1,k＝1，对应观测量Φ(0,-1,1)，波长为4.48m；②i＝1,j＝4,k＝-5，对应观测量Φ(1,4,-5)，波长为6.37m；
其中，
Figure BDA0002265675220000025
为卫星间、接收机间差分算子；i、j、k为任意整数，
Figure BDA0002265675220000026
为组合观测量模糊度，λ(i,j,k)为组合观测量波长；
Figure BDA0002265675220000027
为双差载波相位组合观测量，
Figure BDA0002265675220000028
为双差伪距观测量；αI(i,j,k)为电离层误差影响系数。
其中，电离层误差影响系数αI(i,j,k)的计算公式是：
Figure BDA0002265675220000029
其中，f1、f2、f3分别为北斗三个载波频率。
上述步骤1中，基于四舍五入取整法单历元固定超宽巷模糊度
Figure BDA00022656752200000210
的方法是：
Figure BDA0002265675220000031
Figure BDA0002265675220000032
其中，[]代表四舍五入算子，λ(0,-1,1)、λ(1,4,-5)分别为对应观测量Φ(0,-1,1)、Φ(1,4,-5)的波长，
Figure BDA0002265675220000033
分别为对应观测量Φ(0,-1,1)、Φ(1,4,-5)的双差载波相位组合观测量，
Figure BDA0002265675220000034
为双差伪距观测量。
上述步骤2中，根据下式估计电离层误差初值，得到t时刻双差电离层误差估计值
Figure BDA0002265675220000035
Figure BDA0002265675220000036
其中，λ(0,-1,1)、λ(1,4,-5)分别为对应观测量Φ(0,-1,1)、Φ(1,4,-5)的波长，
Figure BDA0002265675220000037
Figure BDA0002265675220000038
分别为对应观测量Φ(0,-1,1)、Φ(1,4,-5)的双差载波相位组合观测量，
Figure BDA0002265675220000039
分别为对应观测量Φ(0,-1,1)、Φ(1,4,-5)的模糊度，αI(0,-1,1)、αI(1,4,-5)分别为对应观测量Φ(0,-1,1)、Φ(1,4,-5)的电离层误差影响系数。
上述步骤2中，通过Hatch滤波进一步优化电离层误差的具体过程是：
对于B1、B2基础载波观测量，对应波长为λ1，λ2，认为是Φ(1,0,0)、Φ(0,1,0)两种特殊组合，得到t时刻电离层误差
Figure BDA00022656752200000310
为：
Figure BDA00022656752200000311
式中，
Figure BDA00022656752200000312
整周模糊度
Figure BDA00022656752200000313
为未知常数，将上式每秒历元间求差，从而消除整周模糊度，得到电离层误差历元间变化量：
Figure BDA00022656752200000314
进一步取加权因子w＝1/i，i为观测历元数，通过Hatch滤波平滑得t时刻的平滑值
Figure BDA00022656752200000315
为：
Figure BDA00022656752200000316
上述步骤3中，基于电离层误差、载波组合观测噪声综合影响最小为条件，构建定位估计误差最小的最优宽巷组合观测量的具体方法是：
根据下式估计定位总误差σsum：
Figure BDA0002265675220000041
式中，
Figure BDA0002265675220000042
为电离层误差经Hatch滤波后的残余误差；
Figure BDA0002265675220000043
为载波双差观测噪声误差；αI(i,j,k)为电离层误差影响系数，βε(i,j,k)为观测噪声影响系数；
以满足i+j+k＝0及
Figure BDA0002265675220000044
作为定位最优组合观测量为选择条件，采用遍历寻优方法，最终优选出定位估计误差最小的最优宽巷组合观测量。
设优选出定位估计误差最小的最优宽巷组合观测量Φ(-14,10,4)，即，i＝-14,j＝10,k＝4，该观测量对应的相对定位基本方程可表示为：
Figure BDA0002265675220000045
式中，B＝[ΔlΔmΔnΔMF(EA)-ΔMF(EB)]，Δ为卫星间求差，l,m,n分别为各方向线性化系数，EA、EB分别为A、B站点对应的卫星高度角；
Figure BDA0002265675220000046
为接收机与卫星近似几何距离，
Figure BDA0002265675220000047
为观测量Φ(-14,10,4)对应模糊度；电离层误差
Figure BDA0002265675220000048
采用上述Hatch滤波平滑值
Figure BDA0002265675220000049
待估计参数X中包含待求位置参数，根据最小二乘方法解方程，即可实现实时分米级定位。
其中，观测噪声影响系数βε(i,j,k)的计算公式是：
Figure BDA00022656752200000410
其中，i、j、k为任意整数，f1、f2、f3分别为北斗三个载波频率。
采用上述方案后，本发明的主要优点在于：
①充分利用北斗三频组合观测量，根据相对定位中各步骤数据解算的不同要求及目的选择最优组合观测量，保证每个步骤解算结果的准确性或最优性；
②在准确固定超宽巷整周模糊度、估计平滑电离层误差的基础上，不同于常规方法利用修正的伪距或基础载波观测量进行定位，而是充分利用宽巷组合观测量线性相关特性，基于电离层误差、载波组合观测噪声综合影响最小为条件，构建并采用定位估计误差最小的最优宽巷组合观测量Φ(-14,10,4)进行定位，提高了定位的精度和时效性。
本发明的有益效果是：
本发明可用于单个基准站长距离(100km)相对定位中，满足人们日常生活中快速实时分米级定位需求，无需初始化收敛时间，相对于当前CORS高精度定位应用系统，本发明可以有效节约系统建设和维护的成本，具有一定的社会经济效益。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明实施例中所观测的北斗卫星C01、C06超宽巷组合观测量Φ(0,-1,1)、Φ(1,4,-5)每个历元模糊度浮点解解算情况；
其中，(a)对应Φ(0,-1,1)组合观测量，(b)对应Φ(1,4,-5)组合观测量；
图3是本发明实施例中，北斗卫星C01、C06电离层误差估计值与平滑值比较情况；
其中，(a)对应北斗卫星C01，(b)对应北斗卫星C06；
图4是本发明实施例中，利用最优组合观测量Φ(-14,10,4)解算的定位结果与准确值比较在N、E、U三个方向上偏差情况；
图5是本发明实施例中，采用伪距观测量
Figure BDA0002265675220000051
的定位结果误差在N、E、U三个方向上情况；
图6是本发明实施例中，采用模糊度解算准确率较高观测量Φ(0,-1,1)以及定位最优组合观测量Φ(-14,10,4)的定位结果误差在N、E、U三个方向上对比情况。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种单个基准站长距离下基于北斗三频信号的实时分米级定位方法，首先利用北斗导航卫星系统中三频观测数据，根据电离层误差、伪距及组合载波观测噪声影响最小为原则，构建超宽巷模糊度解算最优组合观测量Φ(0,-1,1)、Φ(1,4,-5)，并基于四舍五入取整法单历元固定对应模糊度
Figure BDA0002265675220000052
然后，根据固定的整周模糊度估计电离层误差初值，并引入平滑思想，通过Hatch滤波进一步优化电离层误差；最后，不同于常规方法利用修正的伪距或基础载波观测量进行定位，而是充分利用宽巷组合观测量线性相关特性，基于电离层误差、载波组合观测噪声综合影响最小为条件，构建定位估计误差最小的最优宽巷组合观测量Φ(-14,10,4)，并对该观测量进行电离层误差修正，最终实现长距离(100km)实时快速分米级定位。
本发明具体包括如下步骤：
(1)超宽巷模糊度单历元固定
1)组合观测量基本方程
假设北斗三个载波频率依次为f1、f2、f3，通过各频率双差观测值
Figure BDA0002265675220000053
线性组合，可获得双差载波相位组合观测量
Figure BDA0002265675220000061
Figure BDA0002265675220000062
式中，
Figure BDA0002265675220000063
为卫星间、接收机间差分算子；组合系数i、j、k为任意整数，λ(i,j,k)、
Figure BDA0002265675220000064
分别为组合观测量对应的波长及载波相位整周模糊度；
Figure BDA0002265675220000065
为接收机与卫星几何距离；
Figure BDA0002265675220000066
为卫星信号传播路径上的对流层、电离层误差；
Figure BDA0002265675220000067
为组合载波观测噪声。αI(i,j,k)为电离层误差影响系数：
Figure BDA0002265675220000068
伪距观测量中，以P1码伪距为例，双差伪距观测量
Figure BDA0002265675220000069
可表示为：
Figure BDA00022656752200000610
式中，
Figure BDA00022656752200000611
为伪距噪声。
2)超宽巷模糊度固定
根据公式(1)和(3)相减，可得组合观测量模糊度
Figure BDA00022656752200000612
Figure BDA00022656752200000613
根据式(4)，以电离层误差
Figure BDA00022656752200000614
伪距噪声
Figure BDA00022656752200000615
及组合载波观测噪声
Figure BDA00022656752200000616
之和总误差最小为原则，构造两个超宽巷组合观测量(即波长较长)：①i＝0,j＝-1,k＝1，对应观测量Φ(0,-1,1)，波长为4.48m；②i＝1,j＝4,k＝-5，对应观测量Φ(1,4,-5)，波长为6.37m。忽略电离层误差及观测噪声影响，采用四舍五入取整法，各北斗卫星两个超宽巷模糊度
Figure BDA00022656752200000617
Figure BDA00022656752200000618
Figure BDA00022656752200000619
其中，[]代表四舍五入算子。由于超宽巷观测量波长长，对解算的模糊度浮点解直接采用四舍五入取整法，能够单历元获取各卫星对应的准确率很高的两个超宽巷模糊度。
(2)双差电离层延迟实时估计
参考公式(1)，根据组合观测量Φ(0,-1,1)、Φ(1,4,-5)对应的双差表达式，在对应模糊度
Figure BDA00022656752200000620
固定的基础上，可求t时刻双差电离层误差估计值
Figure BDA00022656752200000621
Figure BDA0002265675220000071
该双差电离层误差估值的精度不高，主要受组合观测量观测噪声影响。为此，引入利用高精度观测值变化量平滑低精度观测值的平滑思想，通过观测噪声小的双频基础载波B1，B2构造几何无关组合，经历元间求差获得较高精度的电离层误差变化值，从而实现平滑电离层误差估值。
对于B1、B2基础载波观测量，对应波长为λ1，λ2，可认为是Φ(1,0,0)、Φ(0,1,0)两种特殊组合，参照式(7)同样可得t时刻电离层误差
Figure BDA0002265675220000072
为：
Figure BDA0002265675220000073
式中，
Figure BDA0002265675220000074
该电离层估计受观测噪声误差影响仅为±0.008m，完全可忽略，但式(8)中含整周模糊度未知参数
Figure BDA0002265675220000075
无法求
Figure BDA0002265675220000076
鉴于整周模糊度在观测过程中是一个固定不变的常数，为此，将式(8)每秒历元间求差，消除模糊度参数，得电离层误差历元间变化量
Figure BDA0002265675220000077
Figure BDA0002265675220000078
进一步取加权因子w＝1/i(i为观测历元数)，通过Hatch滤波平滑得t时刻的平滑值
Figure BDA0002265675220000079
为：
Figure BDA00022656752200000710
(3)基于最优组合观测量的相对定位
1)相对定位基本方程
在单个基准站相对定位中，基准站A坐标通常已知，待定点B坐标初值一般可用单点定位获得，假设为(x0,y0,z0)，对应的改正数(δx,δy,δz)。将式(1)进一步线性化，同时在解算中对流层误差转换为测站天顶对流层误差ZTD(待估参数)与映射函数MF(·)的乘积，载波组合观测量相对定位基本方程可表示为：
Figure BDA00022656752200000711
式中，B＝[Δl Δm Δn ΔMF(EA)-ΔMF(EB)]，Δ为卫星间求差，l,m,n分别为各方向线性化系数，E为卫星高度角；
Figure BDA00022656752200000712
为接收机与卫星几何距离，以上参数值均已知或间接可求；待估计参数为X＝[δx δy δz ZTDA ZTDB]′。从式(11)中可以看出，如何快速准确估算整周模糊度
Figure BDA0002265675220000081
最大程度消除或削弱电离层
Figure BDA0002265675220000082
观测噪声
Figure BDA0002265675220000083
误差是保证载波组合观测量实时高精度定位的关键。
2)最优组合观测量确定
为了提高定位精度，本方法充分利用宽巷组合观测量线性相关特性，基于电离层误差、载波组合观测噪声综合影响最小为条件，优选定位估计误差最小组合观测量，具体为：根据式(11)，结合误差传播定律，估计定位总误差σsum：
Figure BDA0002265675220000084
式中，
Figure BDA0002265675220000085
为电离层误差经步骤(2)平滑修正后的残余误差，取
Figure BDA0002265675220000086
Figure BDA0002265675220000087
为载波双差观测噪声误差，取
Figure BDA0002265675220000088
αI(i,j,k)同式(2)表述，βε(i,j,k)为观测噪声影响系数，可表示为：
Figure BDA0002265675220000089
式(12)可以看出，组合系数(i,j,k)不同，即不同组合观测量，估计定位总误差σsum也不一样，因此，最终定位结果精度也不同。本方法以满足i+j+k＝0及
Figure BDA00022656752200000810
作为定位最优组合观测量为选择条件，采用遍历寻优方法，最终优选出观测量Φ(-14,10,4)作为定位估计误差最小的最优宽巷组合观测量。
组合观测量Φ(-14,10,4)对应的整周模糊度N(-14,10,4)可以由步骤(1)已求模糊度
Figure BDA00022656752200000811
线性变换求得：
N(-14,10,4)＝-66×N(0,-1,1)-14×N(1,4,-5) (14)
电离层误差采用步骤(2)中电离层误差平滑值
Figure BDA00022656752200000812
解算方程式(11)即可获得站点位置坐标。由于该组合观测量定位估计总误差σsum最小，为此，可以保证实时高精度定位。
实施例：选取了北斗导航卫星系统真实观测数据验证本发明的可靠性。实验中将两接收机安置于已知准确坐标的站点A、B上，其中站点A作为基准站，B作为待定点，两站点相距104km，连续观测近一个小时时间，数据采样率1秒，共计3450个历元。以下将采用本发明方法单历元解算站点B坐标，并同已知准确值比较。
1.超宽巷模糊度单历元固定
根据北斗三个载波频率双差观测值
Figure BDA0002265675220000091
(已知)，构造Φ(0,-1,1)、Φ(1,4,-5)组合观测量双差值：
Figure BDA0002265675220000092
采用双差伪距
Figure BDA0002265675220000093
与上述两超宽巷载波观测量(1)分别建立几何无关组合单历元求解超宽巷模糊度，选取卫星C01及C06为例，图2为两卫星每个历元(每一秒)模糊度浮点解解算情况。可以看出，由于两种组合观测量波长长的特性，电离层、对流层及观测噪声等误差对模糊度解算影响较小，每个历元浮点解都在对应的整数解±0.5周内波动，直接采用四舍五入取整法即可获得超宽巷模糊度固定解
Figure BDA0002265675220000094
图2可以看出，卫星C01模糊度固定解
Figure BDA0002265675220000095
卫星C06模糊度固定解
Figure BDA0002265675220000096
该过程中，模糊度固定准确性高，速度快，不需要初始化时间。
2.双差电离层延迟实时估计
根据组合观测量Φ(0,-1,1)、Φ(1,4,-5)对应的双差表达式，忽略观测噪声影响，将已求模糊度
Figure BDA0002265675220000097
代入下式，可求t时刻双差电离层误差估计值
Figure BDA0002265675220000098
Figure BDA0002265675220000099
在此基础上，通过观测噪声小的双频基础载波B1，B2构造几何无关组合，经历元间求差获得较高精度的电离层误差变化值，进一步修正电离层误差估值，获得电离层误差平滑值
Figure BDA00022656752200000910
图3为C01、C06两卫星电离层误差估值与平滑值的比较情况，可以看出，通过平滑算法可有效提高电离层延迟量的估值精度，只要经过少数十几个历元平滑，双差电离层误差可有效控制在2cm之内，在很大程度上提高了电离层误差估计的精度。
3.基于最优组合观测量的相对定位
构建定位估计误差最小的最优宽巷组合观测量Φ(-14,10,4)，并通过线性变换求得对应模糊度固定解N(-14,10,4)：
Figure BDA00022656752200000911
将t时刻所有观测卫星的糊度固定解N(-14,10,4)及电离层误差平滑值
Figure BDA00022656752200000912
代入方程(4)中，
Figure BDA0002265675220000101
通过求解方程(4)即可获得t时刻待定点B的坐标，并将其同准确值比较。图4为每个历元在平面北方向(N)、东方向(E)及垂直方向上(U)的定位效果。可以看出，NEU三个方向上的定位误差范围分别为-0.05～0.2m，-0.35～-0.45m，-0.2～0.1m，整体波动范围小，每个历元的定位精度较为均匀，且定位过程中不需要初始化时间，第1个历元即可获得分米级定位精度。因此，当移动站与基准站间距到达100km时，采用本发明方法可快速达到实时分米级定位效果。
为了突出本发明方法中定位最优组合观测量的优点，实施例步骤3中分别采用双差伪距
Figure BDA0002265675220000102
以及超宽巷组合观测量
Figure BDA0002265675220000103
进行定位解算，并将定位结果同最优组合观测量结果进行比较，图5、图6为三种观测量定位结果在NEU三个方向上的对比情况。可以看出，在定位精度方面，伪距观测量定位精度最低，定位精度在米级；尽管观测量Φ(0,-1,1)模糊度解算成功率高，但在定位效果方面，不如定位最优组合观测量Φ(-14,10,4)；在定位稳定性方面，由于伪距受观测噪声影响大，总体上误差波动范围大，特别在U方向上，误差在-5m～+2m范围波动。观测量Φ(-14,10,4)误差波动范围最小，也就是说，每个历元中定位精度大体相当，定位精度较稳定。因此，本发明提出的基于北斗三频信号最优组合观测量的相对定位方法，能够实现单基准站长距离(100km)下快速实时分米级定位。

Claims (7)

1.一种长距离下基于北斗三频信号的实时分米级定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，利用北斗导航卫星系统中三频观测数据，根据电离层误差、伪距及组合载波观测噪声影响最小为原则，选择超宽巷模糊度解算最优的组合观测量，并基于四舍五入取整法单历元固定超宽巷模糊度；
步骤2，根据固定的整周模糊度估计电离层误差初值，并通过Hatch滤波优化电离层误差；
步骤3，基于电离层误差、组合载波观测噪声综合影响最小为条件，构建定位估计误差最小的最优宽巷组合观测量，并对该观测量进行电离层误差修正，实现长距离实时分米级定位；
所述步骤3中，基于电离层误差、组合载波观测噪声综合影响最小为条件，构建定位估计误差最小的最优宽巷组合观测量的具体方法是：
根据下式估计定位总误差σsum：
Figure FDA0003207413500000011
式中，
Figure FDA0003207413500000012
为电离层误差经Hatch滤波后的残余误差；
Figure FDA0003207413500000013
为载波双差观测噪声误差；αI(i，j，k)为电离层误差影响系数，βε(i，j，k)为观测噪声影响系数，
Figure FDA0003207413500000014
为卫星间、接收机间差分算子；i、j、k为任意整数；
以满足i+j+k＝0及
Figure FDA0003207413500000015
作为定位最优组合观测量为选择条件，采用遍历寻优方法，最终优选出定位估计误差最小的最优宽巷组合观测量；
设优选出定位估计误差最小的最优宽巷组合观测量Φ(-14，10，4)，即，i＝-14，j＝10，k＝4，该观测量对应的相对定位基本方程表示为：
Figure FDA0003207413500000016
式中，λ(i，j，k)为组合观测量波长；
Figure FDA0003207413500000017
为双差载波相位组合观测量；
Figure FDA0003207413500000018
为组合载波观测噪声；B＝[Δl Δm Δn ΔMF(EA)-ΔMF(EB)]，Δ为卫星间求差，l，m，n分别为各方向线性化系数，EA、EB分别为A、B站点对应的卫星高度角；MF(·)为映射函数；
Figure FDA0003207413500000019
为接收机与卫星近似几何距离，
Figure FDA00032074135000000110
为观测量Φ(-14，10，4)对应模糊度；电离层误差
Figure FDA00032074135000000111
采用Hatch滤波平滑值
Figure FDA00032074135000000112
待估计参数X中包含待求位置参数，根据最小二乘方法解方程，即实现实时分米级定位。
2.如权利要求1所述的长距离下基于北斗三频信号的实时分米级定位方法，其特征在于：所述步骤1中，根据下式：
Figure FDA0003207413500000021
以电离层误差
Figure FDA0003207413500000022
伪距噪声
Figure FDA0003207413500000023
及组合载波观测噪声
Figure FDA0003207413500000024
之和总误差最小为原则，构造两个超宽巷组合观测量：①i＝0，j＝-1，k＝1，对应观测量Φ(0，-1，1)，波长为4.48m；②i＝1，j＝4，k＝-5，对应观测量Φ(1，4，-5)，波长为6.37m；
其中，
Figure FDA0003207413500000025
为卫星间、接收机间差分算子；i、j、k为任意整数，
Figure FDA0003207413500000026
为组合观测量模糊度，λ(i，j，k)为组合观测量波长；
Figure FDA0003207413500000027
为双差载波相位组合观测量，
Figure FDA0003207413500000028
为双差伪距观测量；αI(i，j，k)为电离层误差影响系数。
3.如权利要求2所述的长距离下基于北斗三频信号的实时分米级定位方法，其特征在于：电离层误差影响系数αI(i，j，k)的计算公式是：
Figure FDA0003207413500000029
其中，f1、f2、f3分别为北斗三个载波频率。
4.如权利要求2所述的长距离下基于北斗三频信号的实时分米级定位方法，其特征在于：所述步骤1中，基于四舍五入取整法单历元固定超宽巷模糊度
Figure FDA00032074135000000210
的方法是：
Figure FDA00032074135000000211
Figure FDA00032074135000000212
其中，[]代表四舍五入算子，λ(0-1，1)、λ(1，4，-5)分别为对应观测量Φ(0，-1，1)、Φ(1，4，-5)的波长，
Figure FDA00032074135000000213
分别为对应观测量Φ(0，-1，1)、Φ(1，4，-5)的双差载波相位组合观测量，
Figure FDA00032074135000000214
为双差伪距观测量。
5.如权利要求2所述的长距离下基于北斗三频信号的实时分米级定位方法，其特征在于：所述步骤2中，根据下式估计电离层误差初值，得到t时刻双差电离层误差估计值
Figure FDA00032074135000000215
Figure FDA0003207413500000031
其中，λ(0，-1，1)、λ(1，4，-5)分别为对应观测量Φ(0，-1，1)、Φ(1，4，-5)的波长，
Figure FDA0003207413500000032
Figure FDA0003207413500000033
分别为对应观测量Φ(0，-1，1)、Φ(1，4，-5)的双差载波相位组合观测量，
Figure FDA0003207413500000034
Figure FDA0003207413500000035
分别为对应观测量Φ(0，-1，1)、Φ(1，4，-5)的模糊度，αI(0，-1，1)、αI(1，4，-5)分别为对应观测量Φ(0，-1，1)、Φ(1，4，-5)的电离层误差影响系数。
6.如权利要求5所述的长距离下基于北斗三频信号的实时分米级定位方法，其特征在于：所述步骤2中，通过Hatch滤波进一步优化电离层误差的具体过程是：
对于B1、B2基础载波观测量，对应波长为λ1，λ2，认为是Φ(1，0，0)、Φ(0，1，0)两种特殊组合，得到t时刻电离层误差
Figure FDA0003207413500000036
为：
Figure FDA0003207413500000037
式中，
Figure FDA0003207413500000038
整周模糊度
Figure FDA0003207413500000039
为未知常数，将上式每秒历元间求差，从而消除整周模糊度，得到电离层误差历元间变化量：
Figure FDA00032074135000000310
取加权因子w＝1/i，i为观测历元数，通过Hatch滤波平滑得t时刻的平滑值
Figure FDA00032074135000000311
为：
Figure FDA00032074135000000312
7.如权利要求1所述的长距离下基于北斗三频信号的实时分米级定位方法，其特征在于：观测噪声影响系数βε(i，j，k)的计算公式是：
Figure FDA00032074135000000313
其中，i、j、k为任意整数，f1、f2、f3分别为北斗三个载波频率。
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