CN115220078A - 基于载波相位差分的gnss高精度定位方法及导航方法 - Google Patents

基于载波相位差分的gnss高精度定位方法及导航方法 Download PDF

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CN115220078A
CN115220078A CN202211019062.8A CN202211019062A CN115220078A CN 115220078 A CN115220078 A CN 115220078A CN 202211019062 A CN202211019062 A CN 202211019062A CN 115220078 A CN115220078 A CN 115220078A
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satellite
double
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满小三
肖永平
何心怡
李元
林佳
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    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • 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
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Abstract

本发明公开了一种基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法，包括实时获取定位数据；构建接收机在当前时刻的载波相位观测方程和基准站在当前时刻的载波相位观测方程并作差得到站间单差载波相位观测方程；构建另一个卫星的站间单差载波相位观测方程；得到站间星间双差载波相位观测方程；构建消电离层组合双差载波相位观测方程；得到多GNSS系统消电离层组合双差载波相位观测方程；估算得到GNSS接收机的位置变化量；实时完成基于载波相位差分的GNSS高精度定位。本发明还公开了一种包括所述基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法的导航方法。本发明能够同时满足网络正常和异常时的定位需求，可靠性高，精确性好。

Description

基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法及导航方法
技术领域
本发明属于导航技术领域，具体涉及一种基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法及导航方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，定位及导航技术已经广泛应用于人们的生产和生活当中，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保障定位及导航技术的精度，就成为了定位导航系统最重要的任务之一。
近年来，车辆导航定位、无人机的自动驾驶、惯性导航系统的校准、精细农业以及航空重力测量等领域对高精度动态位置测量的应用需求蓬勃增长，GNSS（GlobalNavigation Satellite System，全球导航卫星系统） RTK（Real - time kinematic，实时动态）定位方法因其全天候、全球覆盖、方便灵活、低成本、高精度等优点成为获取位置信息的一种普遍手段。目前，结合基准站传递的差分数据，GNSS RTK定位基本能够达到厘米级的定位精度。
但是，由于测量环境中存在强电磁波干扰，网络硬件故障或网络信号中断等问题，经常会导致GNSS差分数据丢失。在这种情况下，一般就只能继续进行无需差分数据的SPP定位（Standard point positioning，标准单点定位）。但是标准单点定位的定位精度只有米级，显然难以满足高精度动态领域的应用需求。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种适用于异常状态下，而且可靠性高、精确性好的基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法。
本发明的目的之二在于提供一种包括了所述基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法的导航方法。
本发明提供的这种基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法，包括如下步骤：
S1. 实时获取GNSS系统的定位数据；
S2. 根据步骤S1获取的定位数据，构建接收机在当前时刻的载波相位观测方程；
S3. 以接收机在前一时刻接收到的观测量作为基准站的观测量，构建基准站在当前时刻的载波相位观测方程；
S4. 将步骤S3和步骤S2构建的载波相位观测方程作差，得到站间单差载波相位观测方程；
S5. 构建GNSS系统的另一个卫星的站间单差载波相位观测方程；
S6. 将步骤S5和步骤S4得到的站间单差观载波相位测方程作差，得到站间星间双差载波相位观测方程；
S7. 根据步骤S6得到的站间星间双差载波相位观测方程、电离层的延迟特性和双频载波观测值之间的频率差异，构建消电离层组合双差载波相位观测方程；
S8. 对步骤S7构建的消电离层组合双差载波相位观测方程进行线性化处理，并综合所有卫星的载波相位观测值，得到多GNSS系统消电离层组合双差载波相位观测方程；
S9. 根据步骤S8得到的多GNSS系统消电离层组合双差载波相位观测方程，依据最小二乘间接平差原理，基于残差平差和最小原则，估算得到GNSS接收机的位置变化量；
S10. 根据步骤S9估算得到的GNSS接收机的位置变化量，实时完成基于载波相位差分的GNSS高精度定位。
所述的步骤S2，具体包括如下步骤：
设定接收机r在时刻t 1接收到n颗卫星的双频信号，此时，接收机r和卫星P i 在ECEF（Earth-Centered，Earth-Fixed，地心地固坐标系）框架下的位置分别为
Figure 844082DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 230064DEST_PATH_IMAGE002
，i=1,2,…,n；则接收机r在时刻t 1接收到GNSS系统的卫星p对应频率k上的载波相位观测方程为：
Figure 711599DEST_PATH_IMAGE003
式中下标r为接收机，上标p，k分别表示卫星号和频率号；B表示载波相位硬件延迟偏差；
Figure 575649DEST_PATH_IMAGE004
为接收机r观测到卫星p在频率k上的载波相位观测值；
Figure 655601DEST_PATH_IMAGE005
为接收机r到观测卫星p的欧氏几何距离，且
Figure 681326DEST_PATH_IMAGE006
；c为光速；dt r 为 接收机钟差；
Figure 417201DEST_PATH_IMAGE007
为卫星p的钟差；
Figure 881680DEST_PATH_IMAGE008
为对流层延迟；
Figure 753821DEST_PATH_IMAGE009
为对应频率k上的电离层延迟；
Figure 12764DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 235935DEST_PATH_IMAGE011
为观测卫星p对应接收机r在频率k上的非差整周模糊度；
Figure 176209DEST_PATH_IMAGE012
为接收机r对频率k信号的载波相位硬件延迟；
Figure 965174DEST_PATH_IMAGE013
为观测卫星p对频率k信号的载波相位硬件延迟；
Figure 598280DEST_PATH_IMAGE014
为载波相位观测量的噪声。
所述的步骤S3，具体包括如下步骤：
以接收机r在某时刻t 1（差分数据丢失的第一个历元）前一历元t 0时刻（差分数据丢失前的最后一个历元，且为RTK固定解）接收到的观测量作为基准站的观测量，基准站在ECEF框架下的位置为t 0时刻接收机r的位置，并作为虚拟基准站b，位置为
Figure 105485DEST_PATH_IMAGE015
；则基准站b接收到的观测卫星p对应频率k上的载波相位观测方程为：
Figure 362634DEST_PATH_IMAGE016
式中
Figure 209367DEST_PATH_IMAGE017
为基准站b对应观测卫星p频率k上的相位观测值；
Figure 13375DEST_PATH_IMAGE018
为基准站b至观测卫星p的欧氏距离；c为光速；
Figure 7876DEST_PATH_IMAGE019
为基准站接收机钟差；
Figure 555532DEST_PATH_IMAGE020
为观测卫星p的钟差；
Figure 522351DEST_PATH_IMAGE021
为基准站b相位观测量中的对流层延迟；
Figure 762839DEST_PATH_IMAGE022
为基准站b相位观测量对应频率k的电离层延迟；
Figure 182319DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 533666DEST_PATH_IMAGE023
为观测卫星p对应基准站b在频率k上的非差整周模糊度；
Figure 853527DEST_PATH_IMAGE024
为基准站b对频率k信号的载波相位硬件延迟；
Figure 999337DEST_PATH_IMAGE025
为观测卫星p对频率k信号的载波相位硬件延迟；
Figure 702851DEST_PATH_IMAGE026
为载波相位观测量的噪声。
所述的步骤S4，具体可得到的站间单差载波相位观测方程为
Figure 326730DEST_PATH_IMAGE027
式中
Figure 64879DEST_PATH_IMAGE028
为观测卫星p频率k上的站间单差观测值；
Figure 381591DEST_PATH_IMAGE029
为卫星p对应接收机r和基准站b的站星间距离之差；c为光速；
Figure 775663DEST_PATH_IMAGE030
为接收机钟差和基准站钟差之差；
Figure 265551DEST_PATH_IMAGE031
为观测卫星p对应接收机r和基准站b的对流层延迟之差；
Figure 530310DEST_PATH_IMAGE032
为观测卫星p频率k上的电离层延迟；
Figure 80240DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 696029DEST_PATH_IMAGE033
为观测卫星p对应接收机r和基准站b的站间单差整周模糊度；
Figure 989607DEST_PATH_IMAGE034
为接收机r和基准站b在频率k上的载波相位硬件延迟之差；
Figure 374452DEST_PATH_IMAGE035
为站间单差载波相位观测量的噪声。
所述的步骤S5，具体为选择GNSS系统的另一个卫星q，构建卫星q的站间单差观测方程：
Figure 829704DEST_PATH_IMAGE036
式中
Figure 699833DEST_PATH_IMAGE037
为观测卫星q频率k上的站间单差观测值；
Figure 469206DEST_PATH_IMAGE038
为卫星q对应接收机r和基准站b的站星间距离之差；c为光速；
Figure 36454DEST_PATH_IMAGE030
为接收机钟差和基准站钟差之差；
Figure 600290DEST_PATH_IMAGE039
为观测卫星q对应接收机r和基准站b的对流层延迟之差；
Figure 252989DEST_PATH_IMAGE040
为观测卫星q频率k上的电离层延迟；
Figure 826052DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 982227DEST_PATH_IMAGE041
为观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k上的站间单差整周模糊度；
Figure 982544DEST_PATH_IMAGE042
为为接收机r和基准站b在频率k上的载波相位硬件延迟之差；
Figure 856959DEST_PATH_IMAGE043
为站间单差载波相位观测量的噪声。
所述的步骤S6，具体得到的站间星间双差载波相位观测方程为
Figure 233714DEST_PATH_IMAGE044
式中
Figure 713237DEST_PATH_IMAGE045
为站间星间频率k上的双差载波相位观测值；
Figure 150035DEST_PATH_IMAGE046
为站间星间的双差几何距离；
Figure 213543DEST_PATH_IMAGE047
为站间星间双差的对流层延迟；
Figure 190727DEST_PATH_IMAGE048
为站间星间双差的电离层延迟；
Figure 259177DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 663613DEST_PATH_IMAGE049
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k上的双差整周模糊度；
Figure 450304DEST_PATH_IMAGE050
为双差载波相位观测量的噪声。
所述的步骤S7，具体包括如下步骤：
电离层延迟值的大小与载波频率f的平方成反比；为消除电离层延迟误差的影响，利用双频载波观测值之间的频率差异，构建消电离层组合双差载波相位观测方程：
根据电离层延迟特性，存在：
Figure 168861DEST_PATH_IMAGE051
式中f k1为GNSS系统的1号频点的频率；f k2为GNSS系统的2号频点的频率；
Figure 419714DEST_PATH_IMAGE052
为频率f k1对应的站间星间双差电离层延迟；
Figure 932735DEST_PATH_IMAGE053
为频率f k2对应的站间星间双差电离层延迟；
然后，计算得到消电离层组合双差载波相位观测方程为：
Figure 269038DEST_PATH_IMAGE054
式中
Figure 525707DEST_PATH_IMAGE055
为站间星间频率f k1上的双差载波相位观测值；
Figure 834329DEST_PATH_IMAGE056
为站间星间频率f k2上的双差载波相位观测值；
Figure 580568DEST_PATH_IMAGE057
为站间星间双差几何距离；
Figure 76271DEST_PATH_IMAGE058
为站间星间双差对流层延迟；c为光速；
Figure 198948DEST_PATH_IMAGE059
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k1上的双差整周模糊度；
Figure 597962DEST_PATH_IMAGE060
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k2上的双差整周模糊度；
Figure 515102DEST_PATH_IMAGE061
为消电离层组合双差载波相位观测量的噪声。
所述的步骤S8，具体包括如下步骤：
对构建的消电离层组合双差载波相位观测方程，将已知项与可改正项移至方程的左侧，将未知项移至方程的右侧，得到如下观测方程：
Figure 763681DEST_PATH_IMAGE062
式中
Figure 424469DEST_PATH_IMAGE063
为消电离层组合双差载波相位量残差，且
Figure 176525DEST_PATH_IMAGE064
，
Figure 733408DEST_PATH_IMAGE065
为站星间频率f k1上的双差载波相位观测值，
Figure 266020DEST_PATH_IMAGE066
为站星间频率f k2上的双差载波相位观测值，
Figure 668183DEST_PATH_IMAGE067
为站间星间双差的对流层延迟，
Figure 337062DEST_PATH_IMAGE068
为基准站b对应卫星p和q的站星间距离之差，
Figure 799267DEST_PATH_IMAGE069
为接收机r的近似位置对应卫星p和q的站星间几何距离之差，
Figure 819176DEST_PATH_IMAGE070
的计算公式为
Figure 759450DEST_PATH_IMAGE071
，r0表示接收机r在时刻t 1的近似坐标的对应标记，
Figure 548414DEST_PATH_IMAGE072
为接收机r在时刻t 1的近似坐标，
Figure 447100DEST_PATH_IMAGE073
的计算公式为
Figure 124944DEST_PATH_IMAGE074
；
Figure 931226DEST_PATH_IMAGE075
为接收机r的实际位置对应卫星p和q的站星间几何距离之差；
Figure 777959DEST_PATH_IMAGE076
为简化项，且
Figure 378705DEST_PATH_IMAGE077
，c为光速；
Figure 310889DEST_PATH_IMAGE078
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k1上的双差整周模糊度；
Figure 655282DEST_PATH_IMAGE079
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k2上的双差整周模糊度；
Figure 622101DEST_PATH_IMAGE080
为消电离层组合双差载波相位观测量的噪声；
将观测方程中的右侧部分进行线性化，得到
Figure 331431DEST_PATH_IMAGE081
式中
Figure 813228DEST_PATH_IMAGE082
为待估参数的设计矩阵，且
Figure 898996DEST_PATH_IMAGE083
，
Figure 517059DEST_PATH_IMAGE084
为接收机r与卫星p视线方向在X方向的投影值，
Figure 662870DEST_PATH_IMAGE085
为接收机r与卫星p视线方向在X方向的投影值，
Figure 569646DEST_PATH_IMAGE086
为接收机r与卫星p视线方向在Y方向的投影值，
Figure 960569DEST_PATH_IMAGE087
为接收机r与卫星q视线方向在Y方向的投影值，
Figure 901980DEST_PATH_IMAGE088
为接收机r与卫星p视线方向在Z方向的投影值，
Figure 218692DEST_PATH_IMAGE089
为接收机r与卫星q视线方向在Z方向的投影值，
Figure 612764DEST_PATH_IMAGE090
，
Figure 102652DEST_PATH_IMAGE091
，
Figure 898569DEST_PATH_IMAGE092
，i对应于卫星号且取值为p或q，
Figure 386182DEST_PATH_IMAGE093
为卫星i在t 1时刻的位置坐标；x为待估参数，
Figure 64288DEST_PATH_IMAGE094
，dx为X方向的改正数，dy为Y方向的改正数，dz为Z方向的改正数；
Figure 29970DEST_PATH_IMAGE095
为消电离层组合双差载波观测量的噪声；
以GPS系统为例，设定t 1时刻，接收机r接收到n颗卫星的双频载波观测量；在上一历元t 0时刻，接收机r同样接收到了该n颗卫星的双频载波观测量，且该n颗卫星均未发生周跳或者进行了周跳修复，则变量
Figure 680395DEST_PATH_IMAGE096
和
Figure 401226DEST_PATH_IMAGE097
为0； 则线性化后的消电离层组合双差载波相位观测方程矩阵形式可表示如下：
Figure 268426DEST_PATH_IMAGE098
Figure 303378DEST_PATH_IMAGE099
其中V GPS 为观测量噪声，且
Figure 808308DEST_PATH_IMAGE100
，gi为对应于接收到的GPS系统的第i颗卫星，i=1,2，…，n，
Figure 903303DEST_PATH_IMAGE101
为对应于接收到的GPS系统第1颗卫星与第i颗卫星的消电离层组合双差载波相位观测量的噪声；H GPS 为待估参数的设计矩阵，且
Figure 759264DEST_PATH_IMAGE102
；x为待估参数，且
Figure 332328DEST_PATH_IMAGE103
；y GPS 为消电离层组合双差载波相位的残差，且
Figure 691765DEST_PATH_IMAGE104
，P GPS 为消电离层组合双差载波相位观测量的权矩阵；
综合多GNSS系统的载波相位观测值，得到多GNSS系统消电离层组合双差载波相位观测方程为：
Figure 754399DEST_PATH_IMAGE105
Figure 832076DEST_PATH_IMAGE106
式中，下标GNSS表示GPS，GLONASS，GALILEO，BDS，QZSS或NAVIC系统的组合；y为消电离层组合双差载波相位残差，H为待估参数的设计矩阵，V为消电离层组合双差载波相位量的噪声矩阵；x为待估参数（位置的变化量），P为消电离层组合双差载波相位量的权矩阵。
所述的步骤S9，具体包括如下步骤：
根据最小二乘间接平差原理，基于其残差平差和最小的原则，得到待估算的位置变化量x为
Figure 698577DEST_PATH_IMAGE107
，H为待估参数的设计矩阵，P为观测量的权矩阵，y为观测量的残差矩阵。
所述的步骤S10，具体包括如下步骤：
将步骤S9估算得到的位置变化量x，与前一时刻的接收机的实时位置进行叠加，得到当前时刻接收机的估算位置，从而完成基于载波相位差分的GNSS高精度定位。
本发明还提供了一种包括了所述基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法的导航方法，具体包括如下步骤：
a. 实时获取GNSS系统的定位数据；
b. 采用所述的基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法进行实时定位；
c. 根据步骤b的实时定位结果，实时进行导航。
本发明提供的这种基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法及导航方法，从差分数据丢失开始，以前一历元数据作为基准站数据，当前历元数据作为接收机数据，并采用消电离层组合，进行差分定位，精确估计GNSS定位的t0到t1历元之间的位置变化量，从而获取当前时刻的精确位置；因此，本发明既能够满足网络不稳定等异常情况所导致的GNSS差分数据丢失时的定位和导航需求，又能够满足正常情况下的GNSS差分数据未丢失时的精确可靠的定位和导航需求，而且本发明的可靠性高，精确性好。
附图说明
图1为本发明的定位方法的方法流程示意图。
图2为本发明的导航方法的方法流程示意图。
图3为本发明的定位方法与现有定位方法在实施例一种的定位精度对比示意图。
图4为本发明的定位方法与现有定位方法在实施例二种的定位精度对比示意图。
图5为本发明的定位方法与现有定位方法在实施例三种的定位精度对比示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的定位方法的方法流程示意图：本发明提供的这种基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法，包括如下步骤：
S1. 实时获取GNSS系统的定位数据；
S2. 根据步骤S1获取的定位数据，构建接收机在当前时刻的载波相位观测方程；具体包括如下步骤：
设定接收机r在时刻t 1接收到n颗卫星的双频信号，此时，接收机r和卫星P i 在ECEF（Earth-Centered，Earth-Fixed，地心地固坐标系）框架下的位置分别为
Figure 178100DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 411635DEST_PATH_IMAGE002
，i=1,2,…,n；则接收机r在时刻t 1接收到GNSS系统（可以为GPS、Galileo或BDS系统）的卫星p对应频率k上的载波相位观测方程为：
Figure 711029DEST_PATH_IMAGE003
式中下标r为接收机，上标p，k分别表示卫星号和频率号；B表示载波相位硬件延迟偏差；
Figure 422633DEST_PATH_IMAGE004
为接收机r观测到卫星p在频率k上的载波相位观测值；
Figure 22242DEST_PATH_IMAGE005
为接收机r到观测卫星p的欧氏几何距离，且
Figure 364362DEST_PATH_IMAGE006
；c为光速；dt r 为 接收机钟差；
Figure 213369DEST_PATH_IMAGE007
为卫星p的钟差；
Figure 666347DEST_PATH_IMAGE008
为对流层延迟；
Figure 120462DEST_PATH_IMAGE009
为对应频率k上的电离层延迟；
Figure 695800DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 969786DEST_PATH_IMAGE011
为观测卫星p对应接收机r在频率k上的非差整周模糊度；
Figure 288772DEST_PATH_IMAGE012
为接收机r对频率k信号的载波相位硬件延迟；
Figure 830350DEST_PATH_IMAGE013
为观测卫星p对频率k信号的载波相位硬件延迟；
Figure 576589DEST_PATH_IMAGE014
为载波相位观测量的噪声；
采用差分定位，通过利用观测误差的时间和空间相关性，可消除卫星轨道误差、电离层和对流层延迟等大部分观测误差，提高定位精度；通过对基准站和接收机的原始载波相位观测值依次进行站间差分和星间差分，建立双差观测方程；
S3. 以接收机在前一时刻接收到的观测量作为基准站的观测量，构建基准站在当前时刻的载波相位观测方程；具体包括如下步骤：
以接收机r在某时刻t 1的前一历元t 0时刻接收到的观测量作为基准站的观测量，基准站在ECEF框架下的位置为t 0时刻接收机r的位置，并作为虚拟基准站b，位置为
Figure 337872DEST_PATH_IMAGE015
；则基准站b接收到的观测卫星p对应频率k上的载波相位观测方程为：
Figure 398232DEST_PATH_IMAGE109
式中
Figure 358097DEST_PATH_IMAGE017
为基准站b对应观测卫星p频率k上的相位观测值；
Figure 478500DEST_PATH_IMAGE018
为基准站b至观测卫星p的欧氏距离；c为光速；
Figure 727079DEST_PATH_IMAGE019
为基准站接收机钟差；
Figure 387867DEST_PATH_IMAGE020
为观测卫星p的钟差；
Figure 139923DEST_PATH_IMAGE021
为基准站b相位观测量中的对流层延迟；
Figure 493544DEST_PATH_IMAGE022
为基准站b相位观测量对应频率k的电离层延迟；
Figure 229418DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 366002DEST_PATH_IMAGE023
为观测卫星p对应基准站b在频率k上的非差整周模糊度；
Figure 300460DEST_PATH_IMAGE024
为基准站b对频率k信号的载波相位硬件延迟；
Figure 264130DEST_PATH_IMAGE025
为观测卫星p对频率k信号的载波相位硬件延迟；
Figure 221721DEST_PATH_IMAGE026
为载波相位观测量的噪声；
S4. 将步骤S3和步骤S2构建的载波相位观测方程作差，得到站间单差载波相位观测方程；具体为得到的站间单差载波相位观测方程为
Figure 489892DEST_PATH_IMAGE027
式中
Figure 216539DEST_PATH_IMAGE028
为观测卫星p频率k上的站间单差观测值；
Figure 646384DEST_PATH_IMAGE029
为卫星p对应接收机r和基准站b的站星间距离之差；c为光速；
Figure 91271DEST_PATH_IMAGE030
为接收机钟差和基准站钟差之差；
Figure 897553DEST_PATH_IMAGE031
为观测卫星p对应接收机r和基准站b的对流层延迟之差；
Figure 478707DEST_PATH_IMAGE032
为观测卫星p频率k上的电离层延迟；
Figure 548295DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 277216DEST_PATH_IMAGE033
为观测卫星p对应接收机r和基准站b的站间单差整周模糊度；
Figure 824872DEST_PATH_IMAGE034
为接收机r和基准站b在频率k上的载波相位硬件延迟之差；
Figure 791691DEST_PATH_IMAGE035
为站间单差载波相位观测量的噪声；
S5. 构建GNSS系统的另一个卫星的站间单差载波相位观测方程；具体为选择GNSS系统的另一个卫星q，构建卫星q（q也为观测卫星p中的一个）的站间单差载波相位观测方程为
Figure 563338DEST_PATH_IMAGE036
式中
Figure 481353DEST_PATH_IMAGE037
为观测卫星q频率k上的站间单差观测值；
Figure 832700DEST_PATH_IMAGE038
为卫星q对应接收机r和基准站b的站星间距离之差；c为光速；
Figure 450763DEST_PATH_IMAGE030
为接收机钟差和基准站钟差之差；
Figure 330995DEST_PATH_IMAGE039
为观测卫星q对应接收机r和基准站b的对流层延迟之差；
Figure 237771DEST_PATH_IMAGE040
为观测卫星q频率k上的电离层延迟；
Figure 392809DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 68641DEST_PATH_IMAGE041
为观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k上的站间单差整周模糊度；
Figure 650932DEST_PATH_IMAGE042
为为接收机r和基准站b在频率k上的载波相位硬件延迟之差；
Figure 841742DEST_PATH_IMAGE043
为站间单差载波相位观测量的噪声；
S6. 将步骤S5和步骤S4得到的站间单差观测方程作差，得到站间星间双差载波相位观测方程；具体得到的站间星间双差载波相位观测方程为
Figure 534891DEST_PATH_IMAGE044
式中
Figure 832274DEST_PATH_IMAGE045
为站间星间频率k上的双差载波相位观测值；
Figure 319887DEST_PATH_IMAGE046
为站间星间的双差几何距离；
Figure 732414DEST_PATH_IMAGE047
为站间星间双差的对流层延迟；
Figure 963675DEST_PATH_IMAGE048
为站间星间双差的电离层延迟；
Figure 410837DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 334930DEST_PATH_IMAGE049
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k上的双差整周模糊度；
Figure 703595DEST_PATH_IMAGE050
为双差载波相位观测量的噪声；
S7. 根据步骤S6得到的站间星间双差载波相位观测方程、电离层的延迟特性和双频载波观测值之间的频率差异，构建消电离层组合双差载波相位观测方程；具体包括如下步骤：
对流层延迟建模，能校正真实对流层延迟误差约90%，其精度可达cm级，且对流层延迟随时间变化十分缓慢，历元间双差后
Figure 472968DEST_PATH_IMAGE110
的误差可忽略；而电离层延时模型误差大约为1~5米，大致只能校正真实电离层延迟误差的50%，其精度只有米级，在部分电离层活跃时期，其模型估测电离层延迟可与实际电离层延迟相差十几米甚至几十米，且电离层延迟随时间变化较快，双差后
Figure 243478DEST_PATH_IMAGE111
的误差累计后，会使得位置推算值有较大偏差；
电离层延迟值的大小与载波频率f的平方成反比；为消除电离层延迟误差的影响，利用双频载波观测值之间的频率差异，构建消电离层组合双差载波相位观测方程：
根据电离层延迟特性，存在：
Figure 338472DEST_PATH_IMAGE051
式中f k1为GNSS系统的1号频点的频率；f k2为GNSS系统的2号频点的频率；
Figure 427389DEST_PATH_IMAGE052
为频率f k1对应的站间星间双差电离层延迟；
Figure 266032DEST_PATH_IMAGE053
为频率f k2对应的站间星间双差电离层延迟；
然后，计算得到消电离层组合双差载波相位观测方程为：
Figure 625469DEST_PATH_IMAGE112
式中
Figure 891365DEST_PATH_IMAGE055
为站间星间频率f k1上的双差载波相位观测值；
Figure 765781DEST_PATH_IMAGE056
为站间星间频率f k2上的双差载波相位观测值；
Figure 876956DEST_PATH_IMAGE057
为站间星间双差几何距离；
Figure 153217DEST_PATH_IMAGE058
为站间星间双差对流层延迟；c为光速；
Figure 324435DEST_PATH_IMAGE059
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k1上的双差整周模糊度；
Figure 889408DEST_PATH_IMAGE060
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k2上的双差整周模糊度；
Figure 69854DEST_PATH_IMAGE061
为消电离层组合双差载波相位观测量的噪声；
S8. 对步骤S7构建的消电离层组合双差载波相位观测方程进行线性化处理，并综合所有卫星的载波相位观测值，得到多GNSS系统消电离层组合双差载波相位观测方程；具体包括如下步骤：
对构建的消电离层组合双差载波相位观测方程，将已知项与可改正项移至方程的左侧，将未知项移至方程的右侧，得到如下观测方程：
Figure 170927DEST_PATH_IMAGE062
式中
Figure 778626DEST_PATH_IMAGE063
为消电离层组合双差载波相位量残差，且
Figure 565317DEST_PATH_IMAGE064
，
Figure 346191DEST_PATH_IMAGE065
为站星间频率f k1上的双差载波相位观测值，
Figure 800306DEST_PATH_IMAGE066
为站星间频率f k2上的双差载波相位观测值，
Figure 313327DEST_PATH_IMAGE067
为站间星间双差的对流层延迟，
Figure 384051DEST_PATH_IMAGE068
为基准站b对应卫星p和q的站星间距离之差，
Figure 640720DEST_PATH_IMAGE069
为接收机r的近似位置对应卫星p和q的站星间几何距离之差，
Figure 949342DEST_PATH_IMAGE070
的计算公式为
Figure 695581DEST_PATH_IMAGE113
，r0表示接收机r在时刻t 1的近似坐标的对应标记，
Figure 722443DEST_PATH_IMAGE072
为接收机r在时刻t 1的近似坐标，
Figure 15759DEST_PATH_IMAGE073
的计算公式为
Figure 444466DEST_PATH_IMAGE114
；
Figure 361606DEST_PATH_IMAGE075
为接收机r的实际位置对应卫星p和q的站星间几何距离之差；
Figure 344606DEST_PATH_IMAGE076
为简化项，且
Figure 5394DEST_PATH_IMAGE077
，c为光速；
Figure 23029DEST_PATH_IMAGE078
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k1上的双差整周模糊度；
Figure 111071DEST_PATH_IMAGE079
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k2上的双差整周模糊度；
Figure 581366DEST_PATH_IMAGE080
为消电离层组合双差载波相位观测量的噪声；
将观测方程中的右侧部分进行线性化，得到
Figure 45846DEST_PATH_IMAGE081
式中
Figure 183566DEST_PATH_IMAGE082
为待估参数的设计矩阵，且
Figure 380192DEST_PATH_IMAGE083
，
Figure 400101DEST_PATH_IMAGE084
为接收机r与卫星p视线方向在X方向的投影值，
Figure 605954DEST_PATH_IMAGE085
为接收机r与卫星p视线方向在X方向的投影值，
Figure 394918DEST_PATH_IMAGE086
为接收机r与卫星p视线方向在Y方向的投影值，
Figure 275629DEST_PATH_IMAGE087
为接收机r与卫星q视线方向在Y方向的投影值，
Figure 782834DEST_PATH_IMAGE088
为接收机r与卫星p视线方向在Z方向的投影值，
Figure 526799DEST_PATH_IMAGE089
为接收机r与卫星q视线方向在Z方向的投影值，
Figure 373532DEST_PATH_IMAGE090
，
Figure 239857DEST_PATH_IMAGE091
，
Figure 906462DEST_PATH_IMAGE092
，i对应于卫星号且取值为p或q，
Figure 516435DEST_PATH_IMAGE093
为卫星i在t 1时刻的位置坐标；x为待估参数，
Figure 952095DEST_PATH_IMAGE094
，dx为X方向的改正数，dy为Y方向的改正数，dz为Z方向的改正数；
Figure 989322DEST_PATH_IMAGE095
为消电离层组合双差载波观测量的噪声；
以GPS系统为例，设定t 1时刻，接收机r接收到n颗卫星的双频载波观测量；在上一历元t 0时刻，接收机r同样接收到了该n颗卫星的双频载波观测量，且该n颗卫星均未发生周跳或者进行了周跳修复，则变量
Figure 143222DEST_PATH_IMAGE096
和
Figure 291307DEST_PATH_IMAGE097
为0； 则线性化后的消电离层组合双差载波相位观测方程矩阵形式可表示如下：
Figure 847053DEST_PATH_IMAGE115
Figure 258443DEST_PATH_IMAGE116
其中V GPS 为观测量噪声，且
Figure 961957DEST_PATH_IMAGE100
，gi为对应于接收到的GPS系统的第i颗卫星，i=1,2，…，n，
Figure 349951DEST_PATH_IMAGE101
为对应于接收到的GPS系统第1颗卫星与第i颗卫星的消电离层组合双差载波相位观测量的噪声；H GPS 为待估参数的设计矩阵，且
Figure 822520DEST_PATH_IMAGE102
；x为待估参数，且
Figure 139232DEST_PATH_IMAGE103
；y GPS 为消电离层组合双差载波相位的残差，且
Figure 330042DEST_PATH_IMAGE104
，P GPS 为消电离层组合双差载波相位观测量的权矩阵；
综合多GNSS系统的载波相位观测值，得到多GNSS系统消电离层组合双差载波相位观测方程为：
Figure 757612DEST_PATH_IMAGE117
Figure 553530DEST_PATH_IMAGE106
式中，下标GNSS表示GPS，GLONASS，GALILEO，BDS，QZSS或NAVIC系统的组合；y为消电离层组合双差载波相位残差，H为待估参数的设计矩阵，V为消电离层组合双差载波相位量的噪声矩阵；x为待估参数（位置的变化量），P为消电离层组合双差载波相位量的权矩阵；
S9. 根据步骤S8得到的多GNSS系统消电离层组合双差载波相位观测方程，依据最小二乘间接平差原理，基于残差平差和最小原则，估算得到接收机的位置变化量；具体包括如下步骤：
根据最小二乘间接平差原理，基于其残差平差和最小（
Figure 837881DEST_PATH_IMAGE118
）的原则，得到待估算的位置变化量x为
Figure 453670DEST_PATH_IMAGE119
，H为待估参数的设计矩阵，P为观测量的权矩阵，y为观测量的残差矩阵；
S10. 根据步骤S9估算得到的接收机的位置变化量，实时完成基于载波相位差分的GNSS高精度定位；具体包括如下步骤：
将步骤S9估算得到的位置变化量x，与前一时刻的接收机的实时位置进行叠加，即
Figure 747248DEST_PATH_IMAGE120
，得到当前时刻接收机的估算位置，从而完成基于载波相位差分的GNSS高精度定位。
如图2所示为本发明的导航方法的方法流程示意图：本发明提供的这种包括了所述基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法的导航方法，具体包括如下步骤：
a. 实时获取GNSS系统的定位数据；
b. 采用所述的基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法进行实时定位；
c. 根据步骤b的实时定位结果，实时进行导航。
图3~图5为本发明的定位方法与现有定位方法对比的定位精度示意图：
为了验证本发明的定位方法的优势，采用一组双频多系统静态测试数据进行RTK处理。人为的模拟在第232s处断开差分数据，通过图3~图5可用看出本发明仍可长时间维持cm级的高精度定位，而常用的方法，定位精度立刻跳变至m级。

Claims (10)

1.一种基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法，其特征在于包括如下步骤：
S1. 实时获取GNSS系统的定位数据；
S2. 根据步骤S1获取的定位数据，构建接收机在当前时刻的载波相位观测方程；
S3. 以接收机在前一时刻接收到的观测量作为基准站的观测量，构建基准站在当前时刻的载波相位观测方程；
S4. 将步骤S3和步骤S2构建的载波相位观测方程作差，得到站间单差载波相位观测方程；
S5. 构建GNSS系统的另一个卫星的站间单差载波相位观测方程；
S6. 将步骤S5和步骤S4得到的站间单差观载波相位测方程作差，得到站间星间双差载波相位观测方程；
S7. 根据步骤S6得到的站间星间双差载波相位观测方程、电离层的延迟特性和双频载波观测值之间的频率差异，构建消电离层组合双差载波相位观测方程；
S8. 对步骤S7构建的消电离层组合双差载波相位观测方程进行线性化处理，并综合所有卫星的载波相位观测值，得到多GNSS系统消电离层组合双差载波相位观测方程；
S9. 根据步骤S8得到的多GNSS系统消电离层组合双差载波相位观测方程，依据最小二乘间接平差原理，基于残差平差和最小原则，估算得到GNSS接收机的位置变化量；
S10. 根据步骤S9估算得到的GNSS接收机的位置变化量，实时完成基于载波相位差分的GNSS高精度定位。
2.根据权利要求1所述的基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法，其特征在于所述的步骤S2，具体包括如下步骤：
设定接收机r在时刻t 1接收到n颗卫星的双频信号，此时，接收机r和卫星P i 在ECEF框架下的位置分别为
Figure 697980DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 418812DEST_PATH_IMAGE002
，i=1,2,…,n；则接收机r在时刻t 1接收到GNSS系统的卫星p对应频率k上的载波相位观测方程为：
Figure 521897DEST_PATH_IMAGE003
式中下标r为接收机，上标p，k分别表示卫星号和频率号；B表示载波相位硬件延迟偏差；
Figure 291270DEST_PATH_IMAGE004
为接收机r观测到卫星p在频率k上的载波相位观测值；
Figure 858517DEST_PATH_IMAGE005
为接收机r到观测卫星p的欧氏几何距离，且
Figure 687933DEST_PATH_IMAGE006
；c为光速；dt r 为 接收机钟差；
Figure 278314DEST_PATH_IMAGE007
为卫星p的钟差；
Figure 913695DEST_PATH_IMAGE008
为对流层延迟；
Figure 273132DEST_PATH_IMAGE009
为对应频率k上的电离层延迟；
Figure 335766DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 911979DEST_PATH_IMAGE011
为观测卫星p对应接收机r在频率k上的非差整周模糊度；
Figure 23154DEST_PATH_IMAGE012
为接收机r对频率k信号的载波相位硬件延迟；
Figure 299415DEST_PATH_IMAGE013
为观测卫星p对频率k信号的载波相位硬件延迟；
Figure 470633DEST_PATH_IMAGE014
为载波相位观测量的噪声。
3.根据权利要求2所述的基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法，其特征在于所述的步骤S3，具体包括如下步骤：
以接收机r在某时刻t 1前一历元t 0时刻接收到的观测量作为基准站的观测量，基准站在ECEF框架下的位置为t 0时刻接收机r的位置，并作为虚拟基准站b，位置为
Figure 832344DEST_PATH_IMAGE015
；t 1为差分数据丢失的第一个历元；t 0为差分数据丢失前的最后一个历元，且为RTK固定解；则基准站b接收到的观测卫星p对应频率k上的载波相位观测方程为：
Figure 12790DEST_PATH_IMAGE017
式中
Figure 81240DEST_PATH_IMAGE018
为基准站b对应观测卫星p频率k上的相位观测值；
Figure 485677DEST_PATH_IMAGE019
为基准站b至观测卫星p的欧氏距离；c为光速；
Figure 272367DEST_PATH_IMAGE020
为基准站接收机钟差；
Figure 53241DEST_PATH_IMAGE021
为观测卫星p的钟差；
Figure 241777DEST_PATH_IMAGE022
为基准站b相位观测量中的对流层延迟；
Figure 754798DEST_PATH_IMAGE023
为基准站b相位观测量对应频率k的电离层延迟；
Figure 91101DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 114815DEST_PATH_IMAGE024
为观测卫星p对应基准站b在频率k上的非差整周模糊度；
Figure 157857DEST_PATH_IMAGE025
为基准站b对频率k信号的载波相位硬件延迟；
Figure 904096DEST_PATH_IMAGE026
为观测卫星p对频率k信号的载波相位硬件延迟；
Figure 665379DEST_PATH_IMAGE027
为载波相位观测量的噪声。
4.根据权利要求3所述的基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法，其特征在于所述的步骤S4，具体可得到的站间单差载波相位观测方程为
Figure 725739DEST_PATH_IMAGE028
式中
Figure 685604DEST_PATH_IMAGE029
为观测卫星p频率k上的站间单差观测值；
Figure 806007DEST_PATH_IMAGE030
为卫星p对应接收机r和基准站b的站星间距离之差；c为光速；
Figure 851323DEST_PATH_IMAGE031
为接收机钟差和基准站钟差之差；
Figure 449795DEST_PATH_IMAGE032
为观测卫星p对应接收机r和基准站b的对流层延迟之差；
Figure 733009DEST_PATH_IMAGE033
为观测卫星p频率k上的电离层延迟；
Figure 821051DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 291346DEST_PATH_IMAGE034
为观测卫星p对应接收机r和基准站b的站间单差整周模糊度；
Figure 755826DEST_PATH_IMAGE035
为接收机r和基准站b在频率k上的载波相位硬件延迟之差；
Figure 126502DEST_PATH_IMAGE036
为站间单差载波相位观测量的噪声。
5.根据权利要求4所述的基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法，其特征在于所述的步骤S5，具体为选择GNSS系统的另一个卫星q，构建卫星q的站间单差观测方程：
Figure 385445DEST_PATH_IMAGE037
式中
Figure 343036DEST_PATH_IMAGE038
为观测卫星q频率k上的站间单差观测值；
Figure 345628DEST_PATH_IMAGE039
为卫星q对应接收机r和基准站b的站星间距离之差；c为光速；
Figure 72275DEST_PATH_IMAGE031
为接收机钟差和基准站钟差之差；
Figure 970961DEST_PATH_IMAGE040
为观测卫星q对应接收机r和基准站b的对流层延迟之差；
Figure 478166DEST_PATH_IMAGE041
为观测卫星q频率k上的电离层延迟；
Figure 956552DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 865602DEST_PATH_IMAGE042
为观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k上的站间单差整周模糊度；
Figure 404030DEST_PATH_IMAGE043
为为接收机r和基准站b在频率k上的载波相位硬件延迟之差；
Figure 398531DEST_PATH_IMAGE044
为站间单差载波相位观测量的噪声。
6.根据权利要求5所述的基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法，其特征在于所述的步骤S6，具体得到的站间星间双差载波相位观测方程为：
Figure 680608DEST_PATH_IMAGE045
式中
Figure 444165DEST_PATH_IMAGE046
为站间星间频率k上的双差载波相位观测值；
Figure 684653DEST_PATH_IMAGE047
为站间星间的双差几何距离；
Figure 328300DEST_PATH_IMAGE048
为站间星间双差的对流层延迟；
Figure 476385DEST_PATH_IMAGE049
为站间星间双差的电离层延迟；
Figure 32131DEST_PATH_IMAGE010
为频率k对应的波长；
Figure 240258DEST_PATH_IMAGE050
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k上的双差整周模糊度；
Figure 881455DEST_PATH_IMAGE051
为双差载波相位观测量的噪声。
7.根据权利要求6所述的基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法，其特征在于所述的步骤S7，具体包括如下步骤：
电离层延迟值的大小与载波频率f的平方成反比；为消除电离层延迟误差的影响，利用双频载波观测值之间的频率差异，构建消电离层组合双差载波相位观测方程：
根据电离层延迟特性，存在：
Figure 770914DEST_PATH_IMAGE052
式中f k1为GNSS系统的1号频点的频率；f k2为GNSS系统的2号频点的频率；
Figure 509063DEST_PATH_IMAGE053
为频率f k1对应的站间星间双差电离层延迟；
Figure 825775DEST_PATH_IMAGE054
为频率f k2对应的站间星间双差电离层延迟；
然后，计算得到消电离层组合双差载波相位观测方程为：
Figure 16584DEST_PATH_IMAGE055
式中
Figure 444155DEST_PATH_IMAGE056
为站间星间频率f k1上的双差载波相位观测值；
Figure 771231DEST_PATH_IMAGE057
为站间星间频率f k2上的双差载波相位观测值；
Figure 258844DEST_PATH_IMAGE058
为站间星间双差几何距离；
Figure 140212DEST_PATH_IMAGE059
为站间星间双差对流层延迟；c为光速；
Figure 433790DEST_PATH_IMAGE060
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k1上的双差整周模糊度；
Figure 317171DEST_PATH_IMAGE061
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k2上的双差整周模糊度；
Figure 772423DEST_PATH_IMAGE062
为消电离层组合双差载波相位观测量的噪声。
8.根据权利要求7所述的基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法，其特征在于所述的步骤S8，具体包括如下步骤：
对构建的消电离层组合双差载波相位观测方程，将已知项与可改正项移至方程的左侧，将未知项移至方程的右侧，得到如下观测方程：
Figure 875508DEST_PATH_IMAGE063
式中
Figure 707198DEST_PATH_IMAGE064
为消电离层组合双差载波相位量残差，且
Figure 212128DEST_PATH_IMAGE065
，
Figure 41544DEST_PATH_IMAGE066
为站星间频率f k1上的双差载波相位观测值，
Figure 694242DEST_PATH_IMAGE067
为站星间频率f k2上的双差载波相位观测值，
Figure 267306DEST_PATH_IMAGE068
为站间星间双差的对流层延迟，
Figure 423481DEST_PATH_IMAGE069
为基准站b对应卫星p和q的站星间距离之差，
Figure 423798DEST_PATH_IMAGE070
为接收机r的近似位置对应卫星p和q的站星间几何距离之差，
Figure 298213DEST_PATH_IMAGE071
的计算公式为
Figure 674968DEST_PATH_IMAGE072
，r0表示接收机r在时刻t 1的近似坐标的对应标记，
Figure 951228DEST_PATH_IMAGE073
为接收机r在时刻t 1的近似坐标，
Figure 122447DEST_PATH_IMAGE074
的计算公式为
Figure 188885DEST_PATH_IMAGE075
；
Figure 166068DEST_PATH_IMAGE076
为接收机r的实际位置对应卫星p和q的站星间几何距离之差；
Figure 234518DEST_PATH_IMAGE077
为简化项，且
Figure 638955DEST_PATH_IMAGE078
，c为光速；
Figure 691225DEST_PATH_IMAGE079
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k1上的双差整周模糊度；
Figure 144203DEST_PATH_IMAGE080
为观测卫星p和观测卫星q对应接收机r和基准站b在频率k2上的双差整周模糊度；
Figure 395055DEST_PATH_IMAGE081
为消电离层组合双差载波相位观测量的噪声；
将观测方程中的右侧部分进行线性化，得到
Figure 908076DEST_PATH_IMAGE082
式中
Figure 447642DEST_PATH_IMAGE083
为待估参数的设计矩阵，且
Figure 766628DEST_PATH_IMAGE084
，
Figure 809670DEST_PATH_IMAGE085
为接收机r与卫星p视线方向在X方向的投影值，
Figure 759172DEST_PATH_IMAGE086
为接收机r与卫星p视线方向在X方向的投影值，
Figure 317192DEST_PATH_IMAGE087
为接收机r与卫星p视线方向在Y方向的投影值，
Figure 876087DEST_PATH_IMAGE088
为接收机r与卫星q视线方向在Y方向的投影值，
Figure 835953DEST_PATH_IMAGE089
为接收机r与卫星p视线方向在Z方向的投影值，
Figure 690776DEST_PATH_IMAGE090
为接收机r与卫星q视线方向在Z方向的投影值，
Figure 204934DEST_PATH_IMAGE091
，
Figure 865723DEST_PATH_IMAGE092
，
Figure 617778DEST_PATH_IMAGE093
，i对应于卫星号且取值为p或q，
Figure 174662DEST_PATH_IMAGE094
为卫星i在t 1时刻的位置坐标；x为待估参数，
Figure 707274DEST_PATH_IMAGE095
，dx为X方向的改正数，dy为Y方向的改正数，dz为Z方向的改正数；
Figure 109437DEST_PATH_IMAGE096
为消电离层组合双差载波观测量的噪声；
综合多GNSS系统的载波相位观测值，得到多GNSS系统消电离层组合双差载波相位观测方程为：
Figure 778315DEST_PATH_IMAGE097
Figure 240521DEST_PATH_IMAGE098
式中，下标GNSS表示GPS，GLONASS，GALILEO，BDS，QZSS或NAVIC系统的组合；y为消电离层组合双差载波相位残差，H为待估参数的设计矩阵，V为消电离层组合双差载波相位量的噪声矩阵；x为待估参数，为位置的变化量；P为消电离层组合双差载波相位量的权矩阵。
9.根据权利要求8所述的基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法，其特征在于所述的步骤S9，具体包括如下步骤：
根据最小二乘间接平差原理，基于其残差平差和最小的原则，得到待估算的位置变化量x为
Figure DEST_PATH_IMAGE099
，H为待估参数的设计矩阵，P为观测量的权矩阵，y为观测量的残差矩阵；
所述的步骤S10，具体包括如下步骤：
将步骤S9估算得到的位置变化量x，与前一时刻的接收机的实时位置进行叠加，得到当前时刻接收机的估算位置，从而完成基于载波相位差分的GNSS高精度定位。
10.一种包括了权利要求1~9之一所述的基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法的导航方法，其特征在于具体包括如下步骤：
a. 实时获取GNSS系统的定位数据；
b. 采用权利要求1~9之一所述的基于载波相位差分的GNSS高精度定位方法进行实时定位；
c. 根据步骤b的实时定位结果，实时进行导航。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116106953A (zh) * 2023-04-14 2023-05-12 中南大学 一种gnss相对定位半参数估计的时间差分载波相位增强方法
CN116990748A (zh) * 2023-06-20 2023-11-03 北京自动化控制设备研究所 基于甚低频原子磁强计与通信台站的相对定位方法及系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102096084A (zh) * 2010-12-09 2011-06-15 东南大学 基于星间组合差分的精密单点定位方法
CN102269819A (zh) * 2010-06-03 2011-12-07 武汉大学 一种用于精密单点定位方法的估计方法
CN108845340A (zh) * 2018-06-01 2018-11-20 浙江亚特电器有限公司 基于gnss-rtk的定位方法
CN111381264A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 北京六分科技有限公司 网络rtk中长基线模糊度固定方法和平台
CN111596322A (zh) * 2020-05-20 2020-08-28 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种短基线条件下接收机伪距测量一致性评估方法
CN114114334A (zh) * 2022-01-24 2022-03-01 长沙金维信息技术有限公司 Glonass频间偏差标定方法及rtk方法
CN114859389A (zh) * 2022-04-18 2022-08-05 华力智芯(成都)集成电路有限公司 一种gnss多系统抗差自适应融合rtk解算方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269819A (zh) * 2010-06-03 2011-12-07 武汉大学 一种用于精密单点定位方法的估计方法
CN102096084A (zh) * 2010-12-09 2011-06-15 东南大学 基于星间组合差分的精密单点定位方法
CN108845340A (zh) * 2018-06-01 2018-11-20 浙江亚特电器有限公司 基于gnss-rtk的定位方法
US20210072406A1 (en) * 2018-06-01 2021-03-11 Zhejiang Yat Electrical Appliance Co., Ltd Gnss-rtk-based positioning method
CN111381264A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 北京六分科技有限公司 网络rtk中长基线模糊度固定方法和平台
CN111596322A (zh) * 2020-05-20 2020-08-28 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种短基线条件下接收机伪距测量一致性评估方法
CN114114334A (zh) * 2022-01-24 2022-03-01 长沙金维信息技术有限公司 Glonass频间偏差标定方法及rtk方法
CN114859389A (zh) * 2022-04-18 2022-08-05 华力智芯(成都)集成电路有限公司 一种gnss多系统抗差自适应融合rtk解算方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
邹鑫慈: ""顾及系统间偏差的多GNSS_INS紧组合定位方法研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》 *
黄丁发等: "《卫星导航定位原理》", 31 January 2015, 武汉大学出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116106953A (zh) * 2023-04-14 2023-05-12 中南大学 一种gnss相对定位半参数估计的时间差分载波相位增强方法
CN116990748A (zh) * 2023-06-20 2023-11-03 北京自动化控制设备研究所 基于甚低频原子磁强计与通信台站的相对定位方法及系统

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