CN112649826A - 长距离rtk与ppp-rtk整周模糊度解算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长距离RTK和PPP‑RTK整周模糊度求解方法，以提高长距离RTK和PPP‑RTK的性能。该整周模糊度求解方法，首先利用NWP模型对对流层延迟进行了改正，然后根据对流层投影函数的大小，对各卫星观测进行了排序，并在相邻卫星之间，即投影函数接近的卫星之间进行差分，最后，根据NWP模型的精度和两相邻卫星投影函数之差，判断残余对流层延迟的大小，只选用残余对流层延迟可忽略的卫星观测建立方程，求解模糊度。其中GNSS为全球导航卫星系统GNSS，PPP为Precise Point Positioning，RTK为Real‑timeKinematic。本发明的有益效果是能够缩短模糊度固定时间，提高长距离RTK与PPP‑RTK的导航与定位性能。

Description

长距离RTK与PPP-RTK整周模糊度解算方法
技术领域
本发明属于GNSS精密导航与定位之长距离RTK(Realtime Kinematic)和PPP(Precise Point Positioning)-RTK领域，涉及一种快速求解长距离RTK和PPP-RTK的整周模糊度的方法。
背景技术
全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System)长距离RTK和PPP-RTK的快速精密定位依赖于整周模糊度快速正确的解算。要实现用户实时动态2-3厘米的定位精度，必须首先解算出整周模糊度。但由于对流层误差的影响，即对流层参数与模糊度参数存在较强的相关性，所以目前所用方法无法快速求解模糊度，通常使用浮点模糊度，或需要经过较长的观测时间，才能将浮点模糊度收敛到较高的精度，从而固定模糊度。这影响了长距离RTK和 PPP-RTK的性能以及相应的应用。
发明内容
本发明的目的是首先通过使用对流层的NWP(Numerical Weather Prediction)模型对对流层延迟进行改正，然后在对流层投影函数相互接近的两卫星之间作差，并根据NWP模型的精度，只选择使用残余对流层误差可以忽略的观测，并在解算模糊度的数学模型中忽略对流层参数，最后利用搜索方法求解整周模糊度，然后据此进行定位。
本发明的有益效果是实现了长距离RTK和PPP-RTK的整周模糊度的快速解算，并进而在短时间内的定位精度可以达到2-3厘米，缩短了精密定位与导航的时间，提高了精密定位与导航的精度，从而真正地实现了长距离RTK和PPP-RTK。
本发明的主要内容包括：通过使用NWP模型把对流层延迟误差改正到一个较小的范围，然后在对流层投影函数相近的卫星之间作差，并只使用残余对流层延迟误差可以忽略的观测，进而消除了数学模型中的对流层相关的未知参数，然后利用搜索方法快速求解长距离RTK和 PPP-RTK的整周模糊度。
1、长距离RTK的整周模糊度快速求解方法
本部分针对双频和多频情况，分别给出了不同的方法。
1)双频情况
如果用户只能接收到两个频段的GNSS观测，则具体方法如下：
第一步，通过下载或实时接收NWP模型数据资料，并根据该数据资料计算参考站和用户的对流层延迟，然后对参考站和用户的各卫星观测的对流层延迟误差进行改正，并通过在参考站和用户之间求一次差，进而组成基线；
第二步，把各观测卫星按照对流层投影函数大小进行排序，然后在对流层投影函数大小相邻的卫星之间求二次差(注:该相邻卫星可为同一个GNSS系统，也可为不同GNSS系统)；并根据NWP模型精度与两相邻卫星对流层的投影函数之差，判断残余对流层延迟误差大小，如可忽略，则在数学模型中选择使用该双差观测；
第三步，根据第二步选择使用的双差观测，建立如下观测方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，X,I,N分别为坐标参数、电离层参数和模糊度参数，其中NW＝N2-N1或 NW＝NII-NI，为宽巷模糊度；A和R为对应X和I的系数，λ为对应N的波长。
第四步，利用搜索方法或者四舍五入方法，求解宽巷模糊度；
第五步，把固定的宽巷模糊度作为约束条件，建立以下方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
第六步，利用搜索方法，求解第五步中方程的模糊度，并固定然后求解用户坐标。
2)多频情况
如果用户的接收机能接收到三个或三个以上频段的GNSS观测，则具体方法如下：
第一步，通过下载或实时接收NWP数据，并根据该数据计算参考站和用户的对流层延迟，然后对参考站和用户的各卫星观测的对流层延迟误差进行改正，并通过在参考站和用户之间求一次差，进而组成基线；
第二步，把各观测卫星按照对流层投影函数大小进行排序，然后在对流层投影函数相邻的卫星之间求二次差(注:该相邻卫星可为同一个GNSS系统，也可为不同GNSS系统)；根据 NWP模型精度与两相邻卫星对流层的投影函数之差判断残余对流层延迟误差大小，如可忽略，则在数学模型中选择使用该双差观测；
第三步，根据第二步选择使用的双差观测，建立如下观测方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中，X,I,N分别为坐标参数、电离层参数和模糊度参数；A和R为对应X和I的系数，λ为对应N的波长。
第四步，利用搜索方法，求解上述方程中的模糊度，并固定然后求解用户坐标。
2、PPP-RTK的整周模糊度快速求解方法
同样，本部分针对双频和多频情况，分别给出了不同的方法。
1)双频情况
如用户只能采集GNSS双频观测情况，则具体方法如下：
第一步，通过下载或实时接收NWP数据，并根据该数据计算用户的对流层天顶延迟，然后对用户的各卫星观测的对流层延迟误差进行改正；
第二步，把各观测卫星按照对流层投影函数大小进行排序，然后在对流层投影函数相邻的卫星之间求差(注:该相邻卫星可为同一个GNSS系统，也可为不同GNSS系统)；根据NWP 模型精度与两相邻卫星对流层的投影函数之差判断残余对流层延迟误差大小，如可忽略，则在数学模型中选择使用该单差观测；
第三步，根据第二步选择使用的单差观测，建立如下观测方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中，X,I,N分别为坐标参数、电离层参数和模糊度参数，其中NW＝N2-N1或 NW＝NII-NI，为宽巷模糊度；A和R为对应X和I的系数，λ为对应N的波长。
第四步，利用搜索方法或者四舍五入方法，求解公式(4)中的宽巷模糊度；
第五步，把固定的宽巷模糊度作为约束条件，建立以下方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
第六步，利用搜索方法，求解上述方程中的模糊度，并固定然后求解用户坐标。
2)多频情况
如用户能观测到三个或三个以上频段的GNSS观测情况，则具体方法如下：
第一步，通过下载或实时接收NWP数据，并根据该数据计算用户的对流层天顶延迟，然后对用户的各卫星观测的对流层延迟误差进行改正；
第二步，把各观测卫星按照对流层投影函数大小进行排序，然后在对流层投影函数相邻的卫星之间求差(注:该相邻卫星可为同一个GNSS系统，也可为不同GNSS系统)；根据NWP 模型精度与两相邻卫星对流层的投影函数之差判断残余对流层延迟误差大小，如可忽略，则在数学模型中选择使用该单差观测；
第三步，根据第二步选择使用的单差观测，建立如下观测方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
其中，X,I,N分别为坐标参数、电离层参数和模糊度参数；A和R为对应X和I的系数，λ为对应N的波长。
第四步，利用搜索方法，求解上述方程中的模糊度，并固定然后求解用户坐标。
附图说明
图1是长距离RTK或PPP-RTK模糊度求解处理流程图。
具体实施方式
1、长距离RTK模糊度解算方法的具体实施方式
本部分针对双频和多频两种情况，分别介绍。
1)双频情况
第一步，参考站接收机实时采集GNSS数据，并传送给用户；
第二步，用户接收参考站数据，并采集NWP数据资料，同时用户接收机实时采集GNSS 双频数据；
第三步，基于NWP数据资料，计算参考站和用户的对流层延迟，并分别对参考站和用户观测数据进行对流层改正；
第四步，对参考站和用户观测数据分别进行预处理，并进行站间差分；
第五步，根据各观测卫星对流层投影函数的大小，进行排序，并在投影函数相邻的两卫星之间作差；
第六步，根据NWP计算对流层延迟的精度和相邻卫星对流层投影函数之差，判断卫星间差分后，残余对流层延迟大小，如其可以忽略，则选用该观测；
第七步，根据上述经过筛选得到的双差观测，建立数学方程；
第八步，首先利用搜索方法或者四舍五入方法，固定宽巷模糊度，然后把固定的宽巷模糊度作为约束条件，与第七步的方程合起来，建立新的观测方程；
第九步，利用搜索方法，求解并固定窄巷模糊度，然后计算用户位置，进行导航与定位。
2)多频情况
第一步，参考站接收机实时采集GNSS数据，并传送给用户；
第二步，用户接收参考站数据，并采集NWP数据资料，同时用户接收机实时采集GNSS 双频数据；
第三步，基于NWP模型数据资料，计算参考站和用户的对流层延迟，并分别对参考站和用户观测数据进行对流层改正；
第四步，对参考站和用户观测数据分别进行预处理，并进行站间差分；
第五步，根据各观测卫星对流层投影函数的大小，进行排序，并在投影函数相邻的两卫星之间作差；
第六步，根据NWP模型计算对流层延迟的精度和相邻卫星对流层投影函数之差，判断卫星间差分后，残余对流层延迟大小，如其可以忽略，则选用该观测；
第七步，根据上述经过筛选得到的双差观测，建立数学方程；
第八步，利用搜索方法，求解并固定模糊度，然后计算用户位置，进行导航与定位。
2、PPP-RTK模糊度解算方法的具体实施方式
本部分针对双频和多频两种情况，分别介绍。
1)双频情况
第一步，用户采集NWP模型数据资料，同时用户接收机实时采集GNSS双频数据；
第二步，基于NWP模型数据资料，计算用户的对流层延迟，并对观测数据进行对流层改正；
第三步，对用户观测数据进行预处理；
第四步，根据各观测卫星对流层投影函数的大小，进行排序，并在投影函数相邻的两卫星之间作差；
第五步，根据NWP模型计算对流层延迟的精度和相邻卫星对流层投影函数之差，判断卫星间差分后，残余对流层延迟大小，如其可以忽略，则选用该观测；
第六步，根据上述经过筛选得到的单差观测，建立数学方程；
第七步，首先利用搜索方法或者四舍五入方法，固定宽巷模糊度，然后把固定的宽巷模糊度作为约束条件，与第六步的方程合起来，建立新的观测方程；
第八步，利用搜索方法，求解并固定窄巷模糊度，然后计算用户位置，进行导航与定位。
2)多频情况
第一步，用户采集NWP模型数据资料，同时用户接收机实时采集GNSS双频数据；
第二步，基于NWP模型数据资料，计算用户的对流层延迟，并对观测数据进行对流层改正；
第三步，对用户观测数据进行预处理；
第四步，根据各观测卫星对流层投影函数的大小，进行排序，并在相邻两卫星之间作差；
第五步，根据NWP模型计算对流层延迟的精度和相邻卫星对流层投影函数之差，判断卫星间差分后，残余对流层延迟大小，如其可以忽略，则选用该观测；
第六步，根据上述经过筛选得到的单差观测，建立数学方程；
第七步，利用搜索方法，求解并固定模糊度，然后计算用户位置，进行导航与定位。
本发明适用于单GNSS系统，也适用于多GNSS系统，即如果不同GNSS系统存在频段相同的观测，可在不同的GNSS卫星观测之间进行差分。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.本发明的长距离RTK和PPP-RTK之整周模糊度解算方法的特征在于：首先利用NWP(Numerical Weather Prediction)模型资料，对各卫星观测的对流层延迟进行改正，然后根据各卫星观测对流层投影函数大小进行排序，并在相邻卫星间求差，之后根据NWP模型的精度，判断经NWP模型改正后的残余对流层延迟的大小，最后选用残余对流层延迟可忽略掉的卫星观测，进行整周模糊度解算。
2.按照权利要求1所述，长距离RTK求解整周模糊度方法，其特征在于：(1)通过NWP模型对卫星观测的对流层延迟进行改正，使得残余对流层延迟位于一个较小的范围；(2)根据对流层投影函数的大小，将卫星进行排序，在相邻卫星间求差，并根据NWP模型的精度和两卫星的投影函数的差值判断卫星之间差分后的对流层延迟是否可忽略，并只选用可忽略的观测建立方程，进行整周模糊度求解与固定；(3)针对双频情况，采用分步求解方法。
3.按照权利要求1所述，PPP-RTK求解整周模糊度方法，其特征在于：(1)通过NWP模型对卫星观测的对流层延迟进行改正，使得残余对流层延迟位于一个较小的范围；(2)根据对流层投影函数的大小，将卫星进行排序，在相邻卫星间求差，并根据NWP模型的精度和两卫星的投影函数的差值判断卫星之间差分后的对流层延迟是否可忽略，并只选用可忽略的观测建立方程，进行整周模糊度求解与固定；(3)针对双频情况，采用分步求解方法。
4.按照权利要求2所述，针对长距离RTK的双频情况，采用分步求解方法的特征在于：第一步，根据公式(1)和(4)，利用搜索方法或四舍五入方法，固定宽巷模糊度，并作为约束；第二步，根据公式(2)和(5)，利用固定的宽巷模糊度求解剩余模糊度。
5.按照权利要求3所述，针对PPP-RTK的双频情况，采用分步求解方法的特征在于：第一步，根据公式(1)和(4)，利用搜索方法或四舍五入方法，固定宽巷模糊度，并作为约束；第二步，根据公式(2)和(5)，利用固定的宽巷模糊度求解剩余模糊度。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116626730A (zh) * 2023-07-24 2023-08-22 山东科技大学 一种顾及nwp的海上区域cors增强ppp方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090135056A1 (en) * 2007-05-31 2009-05-28 Dai Liwen L Distance dependant error mitigation in real-time kinematic (RTK) positioning
CN106873009A (zh) * 2017-01-12 2017-06-20 中国科学院测量与地球物理研究所 利用非组合ppp辅助的长基线模糊度解算方法
CN107193029A (zh) * 2017-05-17 2017-09-22 武汉大学 北斗三频信号的网络rtk基准站间模糊度快速确定方法
CN111273320A (zh) * 2020-02-27 2020-06-12 东南大学 一种顾及对流层残余延迟的gnss随机模型建立方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090135056A1 (en) * 2007-05-31 2009-05-28 Dai Liwen L Distance dependant error mitigation in real-time kinematic (RTK) positioning
CN106873009A (zh) * 2017-01-12 2017-06-20 中国科学院测量与地球物理研究所 利用非组合ppp辅助的长基线模糊度解算方法
CN107193029A (zh) * 2017-05-17 2017-09-22 武汉大学 北斗三频信号的网络rtk基准站间模糊度快速确定方法
CN111273320A (zh) * 2020-02-27 2020-06-12 东南大学 一种顾及对流层残余延迟的gnss随机模型建立方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王潜心: "《机载GNSS动态定位定速与定姿理论及应用》", 31 December 2019, 测绘出版社 *
祝会忠: "《长距离单历元非差GNSS网络RTK理论与方法》", 30 June 2014 *
祝会忠等: "BDS中长距离非差实时动态厘米级定位算法", 《测绘科学》 *
祝会忠等: "长距离网络RTK基准站间整周模糊度单历元确定方法", 《测绘学报》 *
袁宏超等: "顾及大气延迟误差的中长基线RTK算法", 《测绘科学》 *
赵剡 等: "《高精度卫星导航技术》", 31 May 2016, 北京航空航天大学出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116626730A (zh) * 2023-07-24 2023-08-22 山东科技大学 一种顾及nwp的海上区域cors增强ppp方法
CN116626730B (zh) * 2023-07-24 2023-10-10 山东科技大学 一种顾及nwp的海上区域cors增强ppp方法

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