CN111290003A - 一种动态精密单点定位快速初始收敛方法 - Google Patents

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CN111290003A CN202010109057.0A CN202010109057A CN111290003A CN 111290003 A CN111290003 A CN 111290003A CN 202010109057 A CN202010109057 A CN 202010109057A CN 111290003 A CN111290003 A CN 111290003A
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Abstract

本发明公开了一种动态精密单点定位快速初始收敛方法，该方法包括：用户端接收机通过无线通信网络接收参考站接收机发送的原始观测信息、接收IGS数据分析中心提供的精密星历和钟差产品；用户端接收机执行RTK/PPP融合解算，利用所述原始观测信息辅助加速PPP的初始收敛；判断PPP是否完成收敛，若完成收敛则切换到PPP独立工作模式。该方法利用参考站观测信息并通过RTK/PPP融合解算实现加速PPP的初始收敛。融合了RTK和PPP各自的技术优势，且不需要建设大量的参考站，可为车站、码头和机场等一些特殊应用场景下的PPP快速收敛提供一种有效的解决方案。

Description

一种动态精密单点定位快速初始收敛方法
技术领域
本发明涉及卫星精密导航定位领域，特别涉及一种动态精密单点定位快速初始收敛方法。
背景技术
快速初始收敛问题是制约精密单点定位(Precise Point Positioning，PPP)技术推广应用的重要因素。为改善PPP的收敛时间，提高其实时性，众多学者对可能影响收敛性能的因素进行了研究，并提出了一系列加速PPP收敛的方法。例如，采用更高精度的定位函数模型，同时对观测数据进行质量控制，剔除含有粗差的观测数据；采用多系统融合改善卫星的空间几何结构；采用Kalman滤波器进行参数解算时，设置准确的滤波初值和协方差矩阵等。上述这些方法均是通过改善系统自身信息加速PPP的收敛，虽然一定程度上能够提高PPP的收敛速度，但尚不能满足实时定位的需求。为实现PPP的快速收敛，将RTK(Real TimeKinematic Positioning)与PPP进行融合，通过密集连续运动参考站网精化求解相位偏差、大气延迟、卫星轨道和钟差等参数作为PPP观测模型的精确改正信息，成为近年来的主要研究方向。该方法虽然能够显著缩短PPP的初始化时间，但其参考站的密度几乎需要和网络RTK的参考站密度一致，没有体现出PPP技术的优越性。因此，在不采用CORS网增强信息的情况下，PPP快速收敛问题尚没有一个好的解决方案。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种动态精密单点定位快速初始收敛方法，该方法可解决PPP独立工作模式下需要长时间收敛才能达到高精度定位的问题。
本发明实施例提供一种动态精密单点定位快速初始收敛方法，包括：
S1：用户端接收机通过无线通信网络接收参考站接收机发送的原始观测信息、接收IGS数据分析中心提供的精密星历和钟差产品；
S2：用户端接收机执行RTK/PPP融合解算，利用所述原始观测信息辅助加速PPP的初始收敛；
S3：判断PPP是否完成收敛，若完成收敛则切换到PPP独立工作模式。
进一步地，所述步骤S2中，用户端接收机执行RTK/PPP融合解算，采用紧组合滤波模型；所述紧组合滤波模型的构建过程包括：
S21：构建无电离层组合伪距、无电离层组合载波相位、双差伪距和双差载波相位的观测方程；
S22：根据观测方程，选取状态参数向量x，并构造状态方程；
S23：根据所述观测方程及所述状态方程，构造RTK/PPP紧组合观测模型。
进一步地，所述步骤S21，包括：
观测方程由无电离层组合伪距、无电离层组合载波相位、双差伪距、双差载波相位观测方程构成，即
Figure BDA0002389314410000021
Figure BDA0002389314410000022
Figure BDA0002389314410000023
Figure BDA0002389314410000024
(1)-(4)式中，下标IF表示无电离层组合；PIF、LIF分别为无电离层组合伪距和载波相位观测量；ρ为卫星和用户端接收机之间的几何距离；c为光速；Δtr、Δts分别为用户端接收机钟差和卫星钟差；Tr为对流层延迟；BIF为无电离层组合载波相位偏差；mIF、MIF分别为无电离层组合伪距和载波相位观测量多路径误差；
Figure BDA0002389314410000025
分别为无电离层组合伪距和载波相位观测量的噪声；Δ表示用户端接收机r和参考站接收机b之间的单差运算子；
Figure BDA0002389314410000031
表示Li频率的载波波长；
Figure BDA0002389314410000032
表示双差算子；
Figure BDA0002389314410000033
分别为Li频率信号双差载波相位和双差伪距观测量；
Figure BDA0002389314410000034
分别为卫星m和l的Li频率信号单差载波相位观测量；
Figure BDA0002389314410000035
分别为卫星m和l的Li频率信号单差伪距观测量；
Figure BDA0002389314410000036
为双差几何距离；
Figure BDA0002389314410000037
为为Li频率信号的双差模糊度；
Figure BDA0002389314410000038
分别为双差伪距和载波相位测量噪声。
进一步地，所述步骤S22，包括：
选取的状态参数向量x为：
Figure BDA0002389314410000039
(5)式中，rr＝(x,y,z)为用户端接收机坐标；bclk＝cΔtr为用户端接收机的钟差；Zwet为天顶对流层湿分量延迟；
Figure BDA00023893144100000310
为第s颗卫星无电离层组合载波相位偏差；
Figure BDA00023893144100000311
和
Figure BDA00023893144100000312
分别为第s颗卫星L1和L2频率载波相位的单差模糊度；
根据所述状态参数向量x构造RTK/PPP紧组合滤波模型的状态方程为：
xk＝Φk,k-1xk-1+Γkωk，ωk～N(0,Qk) (6)
(6)式中，下标k表示第k历元时刻；Φk,k-1为状态转移矩阵；Γk为系统噪声转移矩阵；ωk为系统噪声向量；N表示正态分布。
进一步地，所述状态转移矩阵Φk,k-1和系统噪声转移矩阵Γk的表达式为：
Figure BDA00023893144100000313
(7)式中，I为单位矩阵；
ωk对应的过程噪声协方差矩阵为：
Figure BDA0002389314410000041
(8)式中，σwT为对流层随机游走过程噪声；
Figure BDA0002389314410000042
Figure BDA0002389314410000043
为载波相位模糊度偏差随机游走过程噪声；
Figure BDA0002389314410000044
Figure BDA0002389314410000045
为单差载波相位模糊度偏差随机游走过程噪声；τ为相邻历元间隔。
进一步地，所述步骤S23，包括：
根据无电离层组合伪距、无电离层组合载波相位、双差伪距和双差载波相位的观测方程(1)-(4)，以及状态向量xk(6)，构造RTK/PPP紧组合观测模型为：
yk＝Hkxk+εk，εk～N(0,Rk) (9)
(9)式中，yk、Hk、xk、εk分别为第k历元时刻的观测向量、观测矩阵、状态向量和观测噪声向量；N表示正态分布，Rk表示观测噪声向量εk对应的噪声方差协方差矩阵；
观测向量yk由L1与L2频率双差载波相位观测量
Figure BDA0002389314410000046
双差伪距观测量
Figure BDA0002389314410000047
无电离层组合伪距PIF和无电离层组合载波相位观测量LIF构成，即
Figure BDA0002389314410000048
观测矩阵Hk为：
Figure BDA0002389314410000049
(11)式中，
Figure BDA0002389314410000051
Mwet为NMF湿分量投影函数；
Figure BDA0002389314410000052
为卫星与用户端接收机之间的单位观测矢量；
Figure BDA0002389314410000053
为Li频率载波波长；I为单位矩阵；D为双差算子，其表达式为：
Figure BDA0002389314410000054
为简化计算，假设各观测量之间相互独立，观测噪声向量εk对应的观测噪声协方差矩阵Rk为：
Figure BDA0002389314410000055
(13)式中，
Figure BDA0002389314410000056
分别为单差载波相位和伪距观测量的协方差矩阵。
进一步地，所述步骤3中PPP收敛完成的判断准则为：
Figure BDA0002389314410000057
(17)式中，Tj为滑动窗口均值变化时间序列稳定性检验统计量；
Figure BDA0002389314410000058
为第j个滑动时间窗口内数据的均值；vk为第k个历元时刻的位置参数标准差；W为时间窗的长度；σP为定位误差标准差；σE、σN和σU分别为东、北和天三个方向上的定位误差标准差。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的一种动态精密单点定位快速初始收敛方法，该方法利用参考站观测信息并通过RTK/PPP融合解算实现加速PPP的初始收敛。所给出的RTK/PPP紧组合融合滤波模型由于双差模糊度与PPP模糊度参数之间存在一定的函数约束关系，短基线情况下双差模糊度可以实现快速固定，因此通过固定的双差模糊度同样可以加速PPP模糊度参数的快速收敛。
本发明的有益效果在于，融合了RTK和PPP各自的技术优势，且不需要建设大量的参考站，可为车站、码头和机场等一些特殊应用场景下的PPP快速收敛提供一种有效的解决方案。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的动态精密单点定位快速初始收敛方法所基于收敛系统的结构图；
图2为本发明实施例提供的动态精密单点定位快速初始收敛方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明实施例提供的动态精密单点定位快速初始收敛方法，基于参考站观测信息辅助；该方法的实施时基于动态精密单点定位快速初始收敛系统，参照图1所示，该系统由用户端GNSS接收机1、参考站GNSS接收机2、IGS数据分析中心3和无线通信网络4构成。
其中，用户端GNSS接收机1用于采集卫星原始伪距和相位的观测信息，同时接收参考站GNSS接收机2发送的原始伪距和相位观测信息并执行动态精密单点定位解算；
参考站GNSS接收机2用于采集卫星原始伪距和相位观测信息并通过无线通信网络4播发给用户端GNSS接收机1；
IGS数据分析中心4提供精密星历和钟差产品；
无线通信网络4用于参考站GNSS接收机2、IGS数据分析中心3和用户端GNSS接收机4之间的数据传输。
参照图2所示，本发明实施例提供的动态精密单点定位快速初始收敛方法，包括：S1～S3；
S1：用户端接收机通过无线通信网络接收参考站接收机发送的原始观测信息、接收IGS数据分析中心提供的精密星历和钟差产品；
S2：用户端接收机执行RTK/PPP融合解算，利用所述原始观测信息辅助加速PPP的初始收敛；
S3：判断PPP是否完成收敛，若完成收敛则切换到PPP独立工作模式。
其中，上述步骤S2中，基于参考站观测信息并通过RTK/PPP紧组合滤波解算来加速PPP快速初始收敛方法实现的原理为：由于在短基线情况下双差模糊度可以实现快速固定，如果双差模糊度与PPP模糊度参数存在一定的函数关系，则可以通过固定的双差模糊度加速PPP模糊度参数的收敛。
本实施例中，该方法利用参考站观测信息并通过RTK/PPP融合解算实现加速PPP的初始收敛。所给出的RTK/PPP紧组合融合滤波模型由于双差模糊度与PPP模糊度参数之间存在一定的函数约束关系，短基线情况下双差模糊度可以实现快速固定，因此通过固定的双差模糊度同样可以加速PPP模糊度参数的快速收敛。该方法融合了RTK和PPP各自的技术优势，且不需要建设大量的参考站，可为车站、码头和机场等一些特殊应用场景下的PPP快速收敛提供一种有效的解决方案。解决了网络RTK与PPP进行融合虽然可以显著降低PPP初始收敛时间但需要大量参考站不能体现PPP技术优越性的问题，也解决了PPP独立工作模式下需要长时间收敛才能达到高精度定位的问题。
下面分别对上述S1-S3各个步骤进行详细说明。
进一步地，上述步骤2中执行RTK/PPP融合解算时，采用紧组合滤波模型；该紧组合滤波模型构建过程包括：
S21：构建无电离层组合伪距、无电离层组合载波相位、双差伪距和双差载波相位的观测方程；
S22：根据观测方程，选取状态参数向量x，并构造状态方程；
S23：根据所述观测方程及所述状态方程，构造RTK/PPP紧组合观测模型。
本实施例中，紧组合滤波模型，其观测方程由无电离层组合伪距、无电离层组合载波相位、双差伪距、双差载波相位观测方程构成，即
Figure BDA0002389314410000081
Figure BDA0002389314410000082
Figure BDA0002389314410000083
Figure BDA0002389314410000084
(1)-(4)式中，下标IF表示无电离层组合；PIF、LIF分别为无电离层组合伪距和载波相位观测量；ρ为卫星和用户端接收机之间的几何距离；c为光速；Δtr、Δts分别为用户端接收机钟差和卫星钟差；Tr为对流层延迟；BIF为无电离层组合载波相位偏差；mIF、MIF分别为无电离层组合伪距和载波相位观测量多路径误差；
Figure BDA0002389314410000085
分别为无电离层组合伪距和载波相位观测量的噪声；Δ表示用户端接收机r和参考站接收机b之间的单差运算子；
Figure BDA0002389314410000086
表示Li频率的载波波长；
Figure BDA0002389314410000087
表示双差算子；
Figure BDA0002389314410000088
分别为Li频率信号双差载波相位和双差伪距观测量；
Figure BDA0002389314410000089
分别为卫星m和l的Li频率信号单差载波相位观测量；
Figure BDA0002389314410000091
分别为卫星m和l的Li频率信号单差伪距观测量；
Figure BDA0002389314410000092
为双差几何距离；
Figure BDA0002389314410000093
为为Li频率信号的双差模糊度；
Figure BDA0002389314410000094
分别为双差伪距和载波相位测量噪声。
选取状态参数向量x为：
Figure BDA0002389314410000095
(5)式中，rr＝(x,y,z)为用户端接收机坐标；bclk＝cΔtr为用户端接收机的钟差；Zwet为天顶对流层湿分量延迟；
Figure BDA0002389314410000096
为第s颗卫星无电离层组合载波相位偏差；
Figure BDA0002389314410000097
和
Figure BDA0002389314410000098
分别为第s颗卫星L1和L2频率载波相位的单差模糊度；
根据所述状态参数向量x构造RTK/PPP紧组合滤波模型的状态方程为：
xk＝Φk,k-1xk-1+Γkωk，ωk～N(0,Qk) (6)
(6)式中，下标k表示第k历元时刻；Φk,k-1为状态转移矩阵；Γk为系统噪声转移矩阵；ωk为系统噪声向量；N表示正态分布。
状态转移矩阵Φk,k-1和系统噪声转移矩阵Γk的表达式为：
Figure BDA0002389314410000099
(7)式中，I为单位矩阵；
ωk对应的过程噪声协方差矩阵为：
Figure BDA00023893144100000910
(8)式中，
Figure BDA0002389314410000101
为对流层随机游走过程噪声；
Figure BDA0002389314410000102
Figure BDA0002389314410000103
为载波相位模糊度偏差随机游走过程噪声；
Figure BDA0002389314410000104
Figure BDA0002389314410000105
为单差载波相位模糊度偏差随机游走过程噪声；τ为相邻历元间隔。
根据无电离层组合伪距、无电离层组合载波相位、双差伪距和双差载波相位的观测方程(1)-(4)，以及状态向量xk(6)，构造RTK/PPP紧组合观测模型为：
yk＝Hkxk+εk，εk～N(0,Rk) (9)
(9)式中，yk、Hk、xk、εk分别为第k历元时刻的观测向量、观测矩阵、状态向量和观测噪声向量；N表示正态分布，Rk表示观测噪声向量εk对应的噪声方差协方差矩阵；
观测向量yk由L1与L2频率双差载波相位观测量
Figure BDA0002389314410000106
双差伪距观测量
Figure BDA0002389314410000107
无电离层组合伪距PIF和无电离层组合载波相位观测量LIF构成，即
Figure BDA0002389314410000108
观测矩阵Hk为：
Figure BDA0002389314410000109
(11)式中，
Figure BDA00023893144100001010
Mwet为NMF湿分量投影函数；
Figure BDA00023893144100001011
为卫星与用户端接收机之间的单位观测矢量；
Figure BDA00023893144100001012
为Li频率载波波长；I为单位矩阵；D为双差算子，其表达式为：
Figure BDA0002389314410000111
为简化计算，假设各观测量之间相互独立，观测噪声向量εk对应的观测噪声协方差矩阵Rk为：
Figure BDA0002389314410000112
(13)式中，
Figure BDA0002389314410000113
分别为单差载波相位和伪距观测量的协方差矩阵。
无电离层组合伪距和无电离层组合载波相位观测量的噪声方程的计算公式为：
Figure BDA0002389314410000114
Figure BDA0002389314410000115
(一)(二)式中，
Figure BDA0002389314410000116
Rr为码和载波相位测量噪声比例因子，默认取值为100；aσ和bσ为相位观测量的模型系数，通常取值为aσ＝bσ＝0.003；E为卫星高度角；σL,P为相位或伪距观测量的噪声标准差。
进一步地，基于参考站观测信息并通过RTK/PPP紧组合滤波解算来加速PPP快速初始收敛方法实现的原理为：
由于在短基线情况下双差模糊度可以实现快速固定，如果双差模糊度与PPP模糊度参数存在一定的函数关系，则可以通过固定的双差模糊度加速PPP模糊度参数的收敛。下面将分析双差模糊度
Figure BDA0002389314410000117
与无电离层组合非差模糊度参数BIF之间的函数关系。
假设用户接收机r和参考站接收机b同时跟踪卫星m和l，那么双差模糊度和非差模糊度存在的关系为：
Figure BDA0002389314410000121
式中，
Figure BDA0002389314410000122
和
Figure BDA0002389314410000123
分别表示用户接收机r对卫星m和l的非差模糊度；
Figure BDA0002389314410000124
和
Figure BDA0002389314410000125
分别表示参考站接收机b对卫星m和l的非差模糊度；
Figure BDA0002389314410000126
为参考站对卫星m和l的星间单差模糊度。
用户接收机r对卫星m的无电离层非差模糊度可表示为：
Figure BDA0002389314410000127
(15)式中，
Figure BDA0002389314410000128
f1和f2分别为L1和L2载波信号频率。
结合式(14)和(15)，可得无电离层非差模糊度与双差模糊度参数之间的关系为：
Figure BDA0002389314410000129
因此，在双差模糊度和参考站的星间单差模糊度已知条件下，根据式(16)的约束关系可以加速PPP无电离层非差模糊度参数的收敛。
进一步的，步骤3中PPP收敛完成所采用的判断准则为：
Figure BDA00023893144100001210
(17)式中，Tj为滑动窗口均值变化时间序列稳定性检验统计量；
Figure BDA00023893144100001211
为第j个滑动时间窗口内数据的均值；vk为第k个历元时刻的位置参数标准差；W为时间窗的长度；σP为定位误差标准差；σE、σN和σU分别为东、北和天三个方向上的定位误差标准差。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种动态精密单点定位快速初始收敛方法，其特征在于，包括：
S1：用户端接收机通过无线通信网络接收参考站接收机发送的原始观测信息、接收IGS数据分析中心提供的精密星历和钟差产品；
S2：用户端接收机执行RTK/PPP融合解算，利用所述原始观测信息辅助加速PPP的初始收敛；
S3：判断PPP是否完成收敛，若完成收敛则切换到PPP独立工作模式。
2.如权利要求1所述的一种动态精密单点定位快速初始收敛方法，其特征在于，所述步骤S2中，用户端接收机执行RTK/PPP融合解算，采用紧组合滤波模型；所述紧组合滤波模型的构建过程包括：
S21：构建无电离层组合伪距、无电离层组合载波相位、双差伪距和双差载波相位的观测方程；
S22：根据观测方程，选取状态参数向量x，并构造状态方程；
S23：根据所述观测方程及所述状态方程，构造RTK/PPP紧组合观测模型。
3.如权利要求2所述的一种动态精密单点定位快速初始收敛方法，其特征在于，所述步骤S21，包括：
观测方程由无电离层组合伪距、无电离层组合载波相位、双差伪距、双差载波相位观测方程构成，即
PIF＝ρ+c(Δtr-Δts)+Tr+mIF+εpIF (1)
LIF＝ρ+c(Δtr-Δts)+Tr+BIF+MIF+εLIF (2)
Figure FDA0002389314400000011
Figure FDA0002389314400000012
(1)-(4)式中，下标IF表示无电离层组合；PIF、LIF分别为无电离层组合伪距和载波相位观测量；ρ为卫星和用户端接收机之间的几何距离；c为光速；Δtr、Δts分别为用户端接收机钟差和卫星钟差；Tr为对流层延迟；BIF为无电离层组合载波相位偏差；mIF、MIF分别为无电离层组合伪距和载波相位观测量多路径误差；εPIF、εLIF分别为无电离层组合伪距和载波相位观测量的噪声；Δ表示用户端接收机r和参考站接收机b之间的单差运算子；λLi表示Li频率的载波波长；
Figure FDA0002389314400000021
表示双差算子；
Figure FDA0002389314400000022
分别为Li频率信号双差载波相位和双差伪距观测量；
Figure FDA0002389314400000023
分别为卫星m和l的Li频率信号单差载波相位观测量；
Figure FDA0002389314400000024
分别为卫星m和l的Li频率信号单差伪距观测量；
Figure FDA0002389314400000025
为双差几何距离；
Figure FDA0002389314400000026
为Li频率信号的双差模糊度；
Figure FDA0002389314400000027
分别为双差伪距和载波相位测量噪声。
4.如权利要求3所述的一种动态精密单点定位快速初始收敛方法，其特征在于，所述步骤S22，包括：
选取的状态参数向量x为：
Figure FDA0002389314400000028
(5)式中，rr＝(x,y,z)为用户端接收机坐标；bclk＝cΔtr为用户端接收机的钟差；Zwet为天顶对流层湿分量延迟；
Figure FDA0002389314400000029
为第s颗卫星无电离层组合载波相位偏差；
Figure FDA00023893144000000210
和
Figure FDA00023893144000000211
分别为第s颗卫星L1和L2频率载波相位的单差模糊度；
根据所述状态参数向量x构造RTK/PPP紧组合滤波模型的状态方程为：
xk＝Φk,k-1xk-1+Γkωk，ωk～N(0,Qk) (6)
(6)式中，下标k表示第k历元时刻；Φk,k-1为状态转移矩阵；Γk为系统噪声转移矩阵；ωk为系统噪声向量；N表示正态分布。
5.如权利要求4所述的一种动态精密单点定位快速初始收敛方法，其特征在于，所述状态转移矩阵Φk,k-1和系统噪声转移矩阵Γk的表达式为：
Figure FDA0002389314400000031
(7)式中，I为单位矩阵；
ωk对应的过程噪声协方差矩阵为：
Figure FDA0002389314400000032
(8)式中，
Figure FDA0002389314400000033
为对流层随机游走过程噪声；
Figure FDA0002389314400000034
Figure FDA0002389314400000035
为载波相位模糊度偏差随机游走过程噪声；
Figure FDA0002389314400000036
Figure FDA0002389314400000037
为单差载波相位模糊度偏差随机游走过程噪声；τ为相邻历元间隔。
6.如权利要求5所述的一种动态精密单点定位快速初始收敛方法，其特征在于，所述步骤S23，包括：
根据无电离层组合伪距、无电离层组合载波相位、双差伪距和双差载波相位的观测方程(1)-(4)，以及状态向量xk(6)，构造RTK/PPP紧组合观测模型为：
yk＝Hkxk+εk，εk～N(0,Rk) (9)
(9)式中，yk、Hk、xk、εk分别为第k历元时刻的观测向量、观测矩阵、状态向量和观测噪声向量；N表示正态分布，Rk表示观测噪声向量εk对应的噪声方差协方差矩阵；
观测向量yk由L1与L2频率双差载波相位观测量
Figure FDA0002389314400000038
双差伪距观测量
Figure FDA0002389314400000039
无电离层组合伪距PIF和无电离层组合载波相位观测量LIF构成，即
Figure FDA0002389314400000041
观测矩阵Hk为：
Figure FDA0002389314400000042
(11)式中，
Figure FDA0002389314400000043
Mwet为NMF湿分量投影函数；
Figure FDA0002389314400000044
Figure FDA0002389314400000045
为卫星与用户端接收机之间的单位观测矢量；
为Li频率载波波长；I为单位矩阵；D为双差算子，其表达式为：
Figure FDA0002389314400000047
为简化计算，假设各观测量之间相互独立，观测噪声向量εk对应的观测噪声协方差矩阵Rk为：
Figure FDA0002389314400000048
(13)式中，
Figure FDA0002389314400000049
分别为单差载波相位和伪距观测量的协方差矩阵。
7.如权利要求1所述的一种动态精密单点定位快速初始收敛方法，其特征在于，所述步骤3中PPP收敛完成的判断准则为：
Figure FDA0002389314400000051
(17)式中，Tj为滑动窗口均值变化时间序列稳定性检验统计量；
Figure FDA0002389314400000052
为第j个滑动时间窗口内数据的均值；vk为第k个历元时刻的位置参数标准差；W为时间窗的长度；σP为定位误差标准差；σE、σN和σU分别为东、北和天三个方向上的定位误差标准差。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112630806A (zh) * 2020-12-14 2021-04-09 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种动节点时间同步和快速定位方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014065664A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 Fugro N.V. Ppp-rtk method and system for gnss signal based position determination
CN106324629A (zh) * 2016-11-07 2017-01-11 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种bds_gps_glonass融合精密单点定位方法
CN109655854A (zh) * 2019-02-21 2019-04-19 哈尔滨工程大学 一种基于零基线约束的多接收机ppp快速重收敛技术

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108196272A (zh) * 2017-12-29 2018-06-22 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种基于实时精密单点定位的卫星导航定位装置及方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014065664A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 Fugro N.V. Ppp-rtk method and system for gnss signal based position determination
CN106324629A (zh) * 2016-11-07 2017-01-11 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种bds_gps_glonass融合精密单点定位方法
CN109655854A (zh) * 2019-02-21 2019-04-19 哈尔滨工程大学 一种基于零基线约束的多接收机ppp快速重收敛技术

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QIEQIE ZHANG ET AL.: "A Novel Weighting Approach for Variance Component Estimation in GPS/BDS PPP", 《IEEE SENSORS JOURNAL》 *
张润涛: "基于局域参考站的PPP-RTK定位技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *
郝明 等: "GPS精密单点定位快速收敛方法研究", 《大地测量与地球动力学》 *
陈展鹏: "一种基于ＢＤＳ三频观测量的精密单点定位算法", 《测绘科学》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112630806A (zh) * 2020-12-14 2021-04-09 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种动节点时间同步和快速定位方法

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