CN116047555A - 一种基于北斗PPP-B2b的定位方法及系统 - Google Patents

一种基于北斗PPP-B2b的定位方法及系统 Download PDF

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ppp
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范明灿
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Abstract

本发明公开了一种基于北斗PPP‑B2b的定位方法及系统，包括：获取由北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP‑B2b轨道改正数；根据所述PPP‑B2b轨道改正数，建立包含多定位系统的多颗卫星的卫星钟差、多颗卫星和多个基准站服务端的对应待估参数的第一全网态空间误差估计模型；对所述第一全网态空间误差估计模型引入基准约束，并进行参数重定义，求解所述卫星钟差和所述对应待估参数，以使根据求解出的卫星钟差进行定位。本发明能够快速实现对卫星钟差的解算，提高卫星钟差的精度和可靠性，实现广域实时精密定位。

Description

一种基于北斗PPP-B2b的定位方法及系统
技术领域
本发明涉及全球卫星导航技术领域，尤其涉及一种基于北斗PPP-B2b的定位方法及系统。
背景技术
广域的实时、高精度定位是全球导航卫星系统(Global Navigation SatelliteSystem,GNSS)应用领域发展的趋势，特别是北斗三号的建成，催生了我国自动驾驶、精细农业等新兴领域对GNSS实时高精度定位的需求。广域实时精密定位技术是在广域差分定位技术的基础上，通过导航卫星实时精密轨道与钟差等核心技术的革新，生成高精度实时卫星轨道、钟差、电离层信息，用户采用基于载波相位观测值的精密单点定位实现广域双频实时动态精度分米级的差分定位技术。当前国际全球卫星导航系统服务中心(InternationalGNSS Service,IGS)提供的超快速钟差产品的精度约为3ns，无法满足高精度定位需求。
制约广域实时、高精度定位的难点技术之一就是高频精密钟差的解算，计算卫星钟差的方法包括：非差、历元差分以及混合历元差分三种模式；其中，第一种模式一般采用消电离层组合GNSS的观测值进行非差解算，解算的模糊度为浮点解,估计的卫星钟差前期依赖于伪距观测值的精度和卫星几何构型的变化,模糊度收敛需要一定的时间；第二种模式历元间差分消除了大量的模糊度参数，减少了模糊度估计时间，但初始时刻卫星钟差会引入与卫星相关的偏差，最后解算的钟差可靠性较差；第三种模式往往依赖伪距观测值的精度，在钟差初始阶段需要连续的卫星观测值，在解算过程中，若出现卫星信号遮挡，钟差就需要重新初始化。因此，亟需一种定方法能够在模糊度固定的情况下解算高频精密卫星钟差实现广域实时精密定位。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种基于北斗PPP-B2b的定位方法及系统，旨在实现广域实时精密定位。
第一方面，本发明提供了一种基于北斗PPP-B2b的定位方法，所述方法包括：
获取由北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b轨道改正数；
根据所述PPP-B2b轨道改正数，建立包含多定位系统的多颗卫星的卫星钟差、多颗卫星和多个基准站服务端的对应待估参数的第一全网态空间误差估计模型；
对所述第一全网态空间误差估计模型引入基准约束，并进行参数重定义，求解所述卫星钟差和所述对应待估参数，以使根据求解出的卫星钟差进行定位。
本发明采用获取由北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b轨道改正数，能够降低实现实时精密定位的额外成本；采用基准约束和对模型参数重定义，能够快速实现对卫星钟差的解算，提高卫星钟差的精度和可靠性；与差分和混合差分解算卫星钟差的方法相比，无需引入卫星基准偏差和无需依赖于伪距的观测值精度，就能够实现高精度的实时定位，获得的时间坐标序列能够用于对定位进行精度评估；同时，可以解算对应待估参数，无需另外进行求解，能够减少计算量。
进一步，所述对所述第一全网态空间误差估计模型引入基准约束，并进行参数重定义，求解所述卫星钟差和所述对应待估参数，包括：
对各频点的伪距偏差进行第一参数重组，依次得到接收机和卫星的第一频点观测值与第二频点观测值的硬件延迟偏差；
根据接收机和卫星对应的硬件延迟偏差，重定义所述第一全网状态空间误差估计模型中卫星钟差和对应待估参数，得到具有整数特性的模糊度参数的第二全网状态空间误差估计模型；
对所述具有整数特性的模糊度参数的浮点解进行搜索，得到模糊度固定解，根据所述模糊度固定解，计算卫星钟差和对应待估参数。
本发明采用基准约束和对模型参数进行重组，能够消除模型中电离层、相位偏差和模糊度之间的相关性，能够减少计算复杂度，能够在模糊度固定解的情况下可以快速实现卫星钟差的解算，从而提高卫星钟差的精度和可靠性。
进一步，所述对各频点的伪距偏差进行第一参数重组，依次得到接收机和卫星的第一频点观测值与第二频点观测值的硬件延迟偏差，具体为：
将各频点的伪距偏差分为与频率相关项和与频率无关项，分别得到接收机和卫星对应的伪距偏差；
根据接收机和卫星对应的伪距偏差，计算第一频点观测值与第二频点观测值的硬件延迟偏差，得到接收机和卫星对应的硬件延迟偏差。
进一步，所述根据接收机和卫星对应的硬件延迟偏差，重定义所述第一全网状态空间误差估计模型中卫星钟差和对应待估参数，包括：
根据接收机和卫星对应的硬件延迟偏差，并以接收机和卫星对应的无电离层伪距偏差基准和硬件延迟基准为第一基准约束，对所述第一全网状态空间误差估计模型中的卫星钟差和对应待估参数进行第二参数重组，得到第三全网状态空间误差估计模型；
以观测卫星数最多的基准站作为核心基准站，以所述核心基准站的接收机钟差和对应接收机的多频硬件延迟偏差为第二基准约束，重定义所述第三全网状态空间误差估计模型中的参数，依次得到各基准站对应的第四全网状态空间误差估计模型；
根据所述核心基准站对应的接收机载波偏差和所述核心基准站对应的模糊度为第三基准约束，重定义卫星载波偏差、非核心基准站的接收机相位偏差和非核心基准站对应的模糊度，依次得到各基准站对应的第五全网状态空间误差估计模型。
本发明采用对参数进行多次重组，能够消除对应模型中参数之间的相关性，并以核心基准站的参数作为基准，进一步消除非核心基准站的参数之间的相关性，能够降低定位的计算复杂度，并且减少计算量，以使能够快速求解最终模型中的卫星钟差，并提高基于北斗PPP-B2b定位的精度，从而提高基于北斗PPP-B2b定位的可靠性。
进一步，在所述各基准站对应的第五全网状态空间误差估计模型之后，还包括：
以初始历元首颗卫星的模糊度为第四基准约束，重定义非核心基准站接收机的载波偏差和接收机对应的模糊度，得到非核心基站的第六全网状态空间误差估计模型。
进一步，在构建第一全网状态空间误差估计模型之后，还包括：将所述第一全网状态空间误差估计模型中的观测方程，转换成矩阵表示的形式，以使进行求解。
本发明采用将模型中的载波相位观测值方程转换为由矩阵表达的形式，能够便于后续求解卫星钟差，和确定参数数量，能够减少计算复杂度和减少计算量，从而能够快速求解最终模型中的卫星钟差，并提高基于北斗PPP-B2b定位的精度。
进一步，所述第二全网状态空间误差估计模型具体为：
根据核心基准站对应的第五全网状态空间误差估计模型和各非核心基站的第六全网状态空间误差估计模型，确定待估参数个数和基准约束个数，得到具有整数特性的模糊度参数的第二全网状态空间误差估计模型。
进一步，所述的基于北斗PPP-B2b的定位方法，根据LAMBDA算法对具有整数特性的模糊度的浮点解进行搜索，得到模糊度固定解。
进一步，还包括：获取由北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b轨道改正数；
根据所述PPP-B2b轨道改正数和解算出的卫星钟差进行精密单点定位，得到用户端的定位坐标，并持续观测用户端的定位坐标，获得时间坐标序列；
根据所述时间坐标序列，评估基于北斗PPP-B2b的定位的卫星钟差的精度和可靠性。
第二方面，本发明提供了一种基于北斗PPP-B2b的定位系统，包括：
PPP-B2b轨道改正数获取模块，用于获取由北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b轨道改正数；
模型建立模块，用于根据所述PPP-B2b轨道改正数，建立包含多定位系统的多颗卫星的卫星钟差、多颗卫星和多个基准站服务端的对应待估参数的第一全网态空间误差估计模型；
参数计算模块，用于对所述第一全网态空间误差估计模型引入基准约束，并进行参数重定义，求解所述卫星钟差和所述对应待估参数，以使根据求解出的卫星钟差进行定位。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于北斗PPP-B2b的定位方法；
图2是本发明实施例提供的基于北斗PPP-B2b定位的用户端和服务端交互的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的基于北斗PPP-B2b的定位系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出了一种基于北斗PPP-B2b进行高频精密钟差解算的方法，使用亚太地区或者中国区域基准站的GNSS观测数据，接收北斗三号导航系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b信号中的轨道改正数，采用GNSS非差非组合的观测值通过引入外部基准或者内部基准约束，在模糊度固定的情况下解算高频精密卫星钟差，并将解算的高频精密卫星钟差播发给用户端的基准站，用户端通过PPP-B2b轨道改正数和包括卫星钟差的广播星历就可以实现广域实时精密定位。
参加图1，是本发明实施例提供的基于北斗PPP-B2b的定位方法，包括步骤S11～S13，具体为：
步骤S11、获取由北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b轨道改正数。
值得说明的是，GNSS基准站的范围为亚太地区的基准站或者中国地区的基准站，将基准站分为用户端和服务端，作为用户端的基准站用于接收计算后的卫星钟差的结果，并根据卫星钟差模拟用户定位，以便通过定位坐标来初步检核卫星钟差产品的精度，作为服务端的基准站用于计算高频卫星钟差及对应待估参数。其中，根据服务端选取计算卫星钟差的基准站，构建多系统的全网状态空间误差估计模型。并且，在选取的范围内，另设置一台接收机，用于接收北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b轨道改正数。
步骤S12、根据所述PPP-B2b轨道改正数，建立包含多定位系统的多颗卫星的卫星钟差、多颗卫星和多个基准站服务端的对应待估参数的第一全网态空间误差估计模型。
优选地，第一全网状态空间误差估计模型可以表示为：
Figure BDA0004088175820000061
Figure BDA0004088175820000062
其中，下标k为服务端的基准站的接收机，可表示为k＝k1,…,kl，下标i为历元，下标s为卫星，可表示为s＝1,…,m，下标S为定位系统，下标j为各系统可观测到的各频观测频率，可表示为j＝1,…,f，公式(1)和公式(2)分别为基准站的非差伪距方程和载波相位观测值方程；
Figure BDA0004088175820000063
分别表示卫星s与接收机k间在频率j上的伪距观测量和载波相位观测量；
Figure BDA0004088175820000064
表示卫星到接收机天线相位中心的几何距离；δtk、δts表示接收机钟差和卫星钟差；
Figure BDA0004088175820000065
分别表示对流层延迟和电离层延迟；αj是频率比值，
Figure BDA0004088175820000066
表示频率j的值，fj表示频率j的值；
Figure BDA0004088175820000071
分别表示频率j上接收机和卫星的硬件延迟；
Figure BDA0004088175820000072
分别表示频率j上接收机和卫星的载波相位偏差；λj是频率j上的载波波长；Nj是频率j上的非差相位整周的模糊度；
Figure BDA0004088175820000073
是其它可模型化误差，包含：天线相位中心改正、天线相位缠绕、相对论效应、潮汐改正，其中，对
Figure BDA0004088175820000074
差采用经验模型修正到观测值中；
Figure BDA0004088175820000075
是频率j的伪距观测值和相位观测噪声；c表示光速，S＝(G，C)为定位系统，G和C分别为GPS、BDS星座系统，定位系统数表示为M。
值得说明的是，由于北斗PPP-B2b只播发GPS和BDS两个系统的轨道改正数，因此，只对这两个系统进行全网状态空间误差估计模型的建模。
其中，在构建第一全网状态空间误差估计模型之后，还包括：将所述第一全网状态空间误差估计模型中的观测方程，转换成矩阵表示的形式，以使进行求解。
优选地，所述矩阵表示的形式为：
Vi＝BiXi-Li，   (3)
其中，V表示残差，B为条件矩阵，X为待估参数，L为实际观测值，下标i为待估参数的序号。包括m*1维的卫星钟差δtS，和对应待估参数，待估参数包括：n*1维各站点天顶对流层湿延迟ZTDk，后续作为未知参数进行估计，n*1维的接收机钟差δtk，m*1维的卫星钟差δts，mfM*1维接收机各频点伪距偏差
Figure BDA0004088175820000076
mf*1维卫星端各频点伪距偏差
Figure BDA0004088175820000077
其中，接收机各频点伪距偏差和卫星端各频点伪距偏差为接收机和卫星对应的硬件延迟；nfM*1维接收机各频点载波偏差
Figure BDA0004088175820000078
mf*1维卫星端各频点载波偏差
Figure BDA0004088175820000079
mn*1维各基准站个卫星倾斜方向电离层延迟
Figure BDA00040881758200000710
以及mnf*1维各频点模糊度
Figure BDA00040881758200000711
矩阵的维数为(2mnf)*(m+2n+2nfM+2mf+mn+mnf)，公式(3)中电离层、相位偏差和模糊度等参数存在相关问题，需要引入外部基准或者对参数重定义来消除秩亏，解算卫星钟差和对应待估参数。
本发明采用将模型中的载波相位观测值方程转换为由矩阵表达的形式，能够便于后续求解卫星钟差，和确定参数数量，能够减少计算复杂度和减少计算量，从而能够快速求解最终模型中的卫星钟差，并提高基于北斗PPP-B2b定位的精度。
步骤S13、对所述第一全网态空间误差估计模型引入基准约束，并进行参数重定义，求解所述卫星钟差和所述对应待估参数，以使根据求解出的卫星钟差进行定位。
其中，所述对所述第一全网态空间误差估计模型引入基准约束，并进行参数重定义，求解所述卫星钟差和所述对应待估参数，得到参数求解后的第二全网态空间误差估计模型，包括步骤S121～S123，具体为：
步骤S121、对各频点的伪距偏差进行第一参数重组，依次得到接收机和卫星的第一频点观测值与第二频点观测值的硬件延迟偏差。
具体地，将各频点的伪距偏差分为与频率相关项和与频率无关项，分别得到接收机和卫星对应的伪距偏差；根据接收机和卫星对应的伪距偏差，计算第一频点观测值与第二频点观测值的硬件延迟偏差，得到接收机和卫星对应的硬件延迟偏差。
优选地，卫星和接收机的伪距偏差可分别表示为：
Figure BDA0004088175820000081
Figure BDA0004088175820000082
优选地，根据卫星和接收机的伪距偏差，接收机和卫星对应的硬件延迟偏差可分别表示为：
Figure BDA0004088175820000083
Figure BDA0004088175820000084
本发明采用对模型参数进行重组，能够消除模型中电离层、相位偏差和模糊度之间的相关性，能够减少计算复杂度，能够在模糊度固定解的情况下可以快速实现卫星钟差的解算，从而提高卫星钟差的精度和可靠性。
步骤S122、根据接收机和卫星对应的硬件延迟偏差，重定义所述第一全网状态空间误差估计模型中卫星钟差和对应待估参数，得到具有整数特性的模糊度参数的第二全网状态空间误差估计模型。
具体地，所述根据接收机和卫星对应的硬件延迟偏差，重定义所述第一全网状态空间误差估计模型中卫星钟差和对应待估参数，步骤S221～S223，具体为：
步骤S221、根据接收机和卫星对应的硬件延迟偏差，并以接收机和卫星对应的无电离层伪距偏差基准和硬件延迟基准为第一基准约束，对所述第一全网状态空间误差估计模型中的卫星钟差和对应待估参数进行第二参数重组，得到第三全网状态空间误差估计模型。
优选地，对所述第一全网状态空间误差估计模型中的卫星钟差和对应待估参数进行第二参数重组之后，可表示为：
Figure BDA0004088175820000091
Figure BDA0004088175820000092
Figure BDA0004088175820000093
Figure BDA0004088175820000094
Figure BDA0004088175820000095
其中，δt′k(S)和δts′(S)分别为参数重组之后的接收机钟差和卫星钟差，
Figure BDA0004088175820000096
和
Figure BDA0004088175820000097
分别为电离层延迟、频率j上接收机和卫星的载波相位偏差，c为对接收机钟差和卫星钟差进行参数重组而引入的中间参数。
优选地，第三全网状态空间误差估计模型可表示为：
Figure BDA0004088175820000098
Figure BDA0004088175820000099
Figure BDA00040881758200000910
其中，由于第三全网状态空间误差估计模型中接收机钟差和卫星钟差存在相关性，接收机伪距偏差和卫星伪距偏差也存在相关性，需要对第三全网状态空间误差估计模型中相关性进行消除，以便计算。
步骤S222、以观测卫星数最多的基准站作为核心基准站，以所述核心基准站的接收机钟差和对应接收机的多频硬件延迟偏差为第二基准约束，重定义所述第三全网状态空间误差估计模型中的参数，依次得到各基准站对应的第四全网状态空间误差估计模型。
其中，由于缺乏外部时间基准，则选择一个观测卫星颗数最多的站作为核心基站，定义核心基站的接收机钟差和接收机多频硬件延迟偏差为基准约束消除第二全网状态空间误差估计模型中的相关性，其中，观测频率取值大于或者等于3。
优选地，以所述核心基准站的接收机钟差和对应接收机的多频硬件延迟偏差为第二基准约束，重定义所述第三全网状态空间误差估计模型中的参数，可表示为：
Figure BDA0004088175820000101
Figure BDA0004088175820000102
Figure BDA0004088175820000103
Figure BDA0004088175820000104
Figure BDA0004088175820000105
优选地，根据重定义的参数，核心基准站对应的第四全网状态空间误差估计模型可表示为：
Figure BDA0004088175820000106
Figure BDA0004088175820000107
Figure BDA0004088175820000108
优选地，根据重定义的参数，非核心基准站对应的第四全网状态空间误差估计模型可表示为：
Figure BDA0004088175820000111
Figure BDA0004088175820000112
Figure BDA0004088175820000113
其中，由于第四全网状态空间误差估计模型中，核心基准站的接收机载波偏差和卫星载波偏差、模糊度相关，需要对此相关性进行消除。
步骤S223、根据所述核心基准站对应的接收机载波偏差和所述核心基准站对应的模糊度为第三基准约束，重定义卫星载波偏差、非核心基准站的接收机相位偏差和非核心基准站对应的模糊度，依次得到各基准站对应的第五全网状态空间误差估计模型。
优选地，重定义卫星载波偏差、非核心站点接收机相位偏差和模糊度，表达式为：
Figure BDA0004088175820000114
Figure BDA0004088175820000115
Figure BDA0004088175820000116
优选地，重新参数化后的核心基站载波和非核心基站的第五全网状态空间误差估计模型的载波相位观测值方程可分别表示为：
Figure BDA0004088175820000117
Figure BDA0004088175820000118
其中，在所述各基准站对应的第五全网状态空间误差估计模型之后，还包括：以初始历元首颗卫星的模糊度为第四基准约束，重定义非核心基准站接收机的载波偏差和接收机对应的模糊度，得到非核心基站的第六全网状态空间误差估计模型。
优选地，重定义的接收机的载波偏差和模糊度可以表达为：
Figure BDA0004088175820000119
Figure BDA0004088175820000121
优选地，根据重定义的接收机的载波偏差和模糊度，非核心基站的第六全网状态空间误差估计模型的载波相位观测值方程可表示为：
Figure BDA0004088175820000122
其中，通过定义各基准约束，待估参数个数为(nf+mf+mn+mnf-m-f+1)，基准个数为(nf+mf+2m+2n+f-1)，最终，根据获得的载波相位观测值方程可以获得具有整数特性的模糊度参数。
本发明采用对参数进行多次重组，能够消除对应模型中参数之间的相关性，并以核心基准站的参数作为基准，进一步消除非核心基准站的参数之间的相关性，能够降低定位的计算复杂度，并且减少计算量，以使能够快速求解最终模型中的卫星钟差，并提高基于北斗PPP-B2b定位的精度，从而提高基于北斗PPP-B2b定位的可靠性。
具体地，所述第二全网状态空间误差估计模型为：
根据核心基准站对应的第五全网状态空间误差估计模型和各非核心基站的第六全网状态空间误差估计模型，确定待估参数个数和基准约束个数，得到具有整数特性的模糊度参数的第二全网状态空间误差估计模型。
步骤S123、对所述具有整数特性的模糊度参数的浮点解进行搜索，得到模糊度固定解，根据所述模糊度固定解，计算卫星钟差和对应待估参数。
优选地，根据LAMBDA算法对具有整数特性的模糊度的浮点解进行搜索，得到模糊度固定解。
根据计算出的卫星钟差，用户端可以进行精密单点定位，并且，根据用户端的连续定位坐标，对基于北斗PPP-B2b的定位的卫星钟差的精度和可靠性进行评估。具体为：用户端获取由北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b轨道改正数；根据所述PPP-B2b轨道改正数和解算出的卫星钟差进行精密单点定位，得到用户端的定位坐标，并持续观测用户端的定位坐标，获得时间坐标序列；根据所述时间坐标序列，评估基于北斗PPP-B2b的定位的卫星钟差的精度和可靠性。
此外，根据计算出的对应待估参数，可以进一步应用于对应的领域，包括：待估参数中的电离层参数可以用作大气建模，能够节省另外计算对应待估参数的步骤，减少计算量。
本发明采用获取由北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b轨道改正数，能够降低实现实时精密定位的额外成本；采用基准约束和对模型参数重定义，能够快速实现对卫星钟差的解算，提高卫星钟差的精度和可靠性；与差分和混合差分解算卫星钟差的方法相比，无需引入卫星基准偏差和无需依赖于伪距的观测值精度，就能够实现高精度的实时定位，获得的时间坐标序列能够用于对定位进行精度评估；同时，可以解算对应待估参数，无需另外进行求解，能够减少计算量。
本发明还提供了完整的基于北斗PPP-B2b定位的用户端和服务端的流程示意图，参见图2，是本发明实施例提供的基于北斗PPP-B2b定位的用户端和服务端交互的流程示意图。
参见图3，是本发明实施例提供的基于北斗PPP-B2b的定位系统的结构示意图，包括：PPP-B2b轨道改正数获取模块31、模型建立模块32、参数计算模块33。
PPP-B2b轨道改正数获取模块31，用于获取由北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b轨道改正数。
模型建立模块32，用于根据所述PPP-B2b轨道改正数，建立包含多定位系统的多颗卫星的卫星钟差、多颗卫星和多个基准站服务端的对应待估参数的第一全网态空间误差估计模型。
值得说明的是，由于北斗PPP-B2b只播发GPS和BDS两个系统的轨道改正数，因此，只对这两个系统进行全网状态空间误差估计模型的建模。
其中，在构建第一全网状态空间误差估计模型之后，还包括：将所述第一全网状态空间误差估计模型中的观测方程，转换成矩阵表示的形式，以使进行求解。
本发明采用将模型中的载波相位观测值方程转换为由矩阵表达的形式，能够便于后续求解卫星钟差，和确定参数数量，能够减少计算复杂度和减少计算量，从而能够快速求解最终模型中的卫星钟差，并提高基于北斗PPP-B2b定位的精度。
参数计算模块33，用于对所述第一全网态空间误差估计模型引入基准约束，并进行参数重定义，求解所述卫星钟差和所述对应待估参数，以使根据求解出的卫星钟差进行定位。
其中，参数计算模块33中所述对所述第一全网态空间误差估计模型引入基准约束，并进行参数重定义，求解所述卫星钟差和所述对应待估参数，得到参数求解后的第二全网态空间误差估计模型，包括步骤S121～S123，具体为：
步骤S121、对各频点的伪距偏差进行第一参数重组，依次得到接收机和卫星的第一频点观测值与第二频点观测值的硬件延迟偏差。
具体地，将各频点的伪距偏差分为与频率相关项和与频率无关项，分别得到接收机和卫星对应的伪距偏差；根据接收机和卫星对应的伪距偏差，计算第一频点观测值与第二频点观测值的硬件延迟偏差，得到接收机和卫星对应的硬件延迟偏差。
本发明采用对模型参数进行重组，能够消除模型中电离层、相位偏差和模糊度之间的相关性，能够减少计算复杂度，能够在模糊度固定解的情况下可以快速实现卫星钟差的解算，从而提高卫星钟差的精度和可靠性。
步骤S122、根据接收机和卫星对应的硬件延迟偏差，重定义所述第一全网状态空间误差估计模型中卫星钟差和对应待估参数，得到具有整数特性的模糊度参数的第二全网状态空间误差估计模型。
具体地，所述根据接收机和卫星对应的硬件延迟偏差，重定义所述第一全网状态空间误差估计模型中卫星钟差和对应待估参数，步骤S221～S223，具体为：
步骤S221、根据接收机和卫星对应的硬件延迟偏差，并以接收机和卫星对应的无电离层伪距偏差基准和硬件延迟基准为第一基准约束，对所述第一全网状态空间误差估计模型中的卫星钟差和对应待估参数进行第二参数重组，得到第三全网状态空间误差估计模型。
其中，由于第三全网状态空间误差估计模型中接收机钟差和卫星钟差存在相关性，接收机伪距偏差和卫星伪距偏差也存在相关性，需要对第三全网状态空间误差估计模型中相关性进行消除，以便计算。
步骤S222、以观测卫星数最多的基准站作为核心基准站，以所述核心基准站的接收机钟差和对应接收机的多频硬件延迟偏差为第二基准约束，重定义所述第三全网状态空间误差估计模型中的参数，依次得到各基准站对应的第四全网状态空间误差估计模型。
值得说明的是，由于缺乏外部时间基准，则选择一个观测卫星颗数最多的站作为核心基站，定义核心基站的接收机钟差和接收机多频硬件延迟偏差为基准约束消除第二全网状态空间误差估计模型中的相关性，其中，观测频率取值大于或者等于3。而在第四全网状态空间误差估计模型中，核心基准站的接收机载波偏差和卫星载波偏差、模糊度相关，需要对此相关性进行消除。
步骤S223、根据所述核心基准站对应的接收机载波偏差和所述核心基准站对应的模糊度为第三基准约束，重定义卫星载波偏差、非核心基准站的接收机相位偏差和非核心基准站对应的模糊度，依次得到各基准站对应的第五全网状态空间误差估计模型。
在所述各基准站对应的第五全网状态空间误差估计模型之后，还包括：
以初始历元首颗卫星的模糊度为第四基准约束，重定义非核心基准站接收机的载波偏差和接收机对应的模糊度，得到非核心基站的第六全网状态空间误差估计模型。
通过定义各基准约束，待估参数个数为(nf+mf+mn+mnf-m-f+1)，基准个数为(nf+mf+2m+2n+f-1)，最终，根据获得的载波相位观测值方程可以获得具有整数特性的模糊度参数。
本发明采用对参数进行多次重组，能够消除对应模型中参数之间的相关性，并以核心基准站的参数作为基准，进一步消除非核心基准站的参数之间的相关性，能够降低定位的计算复杂度，并且减少计算量，以使能够快速求解最终模型中的卫星钟差，并提高基于北斗PPP-B2b定位的精度，从而提高基于北斗PPP-B2b定位的可靠性。
具体地，所述第二全网状态空间误差估计模型为：
根据核心基准站对应的第五全网状态空间误差估计模型和各非核心基站的第六全网状态空间误差估计模型，确定待估参数个数和基准约束个数，得到具有整数特性的模糊度参数的第二全网状态空间误差估计模型。
步骤S123、对所述具有整数特性的模糊度参数的浮点解进行搜索，得到模糊度固定解，根据所述模糊度固定解，计算卫星钟差和对应待估参数。
值得说明的是，根据计算出的卫星钟差，用户端可以进行精密单点定位，并且，根据用户端的连续定位坐标，对基于北斗PPP-B2b的定位的卫星钟差的精度和可靠性进行评估。具体为：用户端获取由北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b轨道改正数；根据所述PPP-B2b轨道改正数和解算出的卫星钟差进行精密单点定位，得到用户端的定位坐标，并持续观测用户端的定位坐标，获得时间坐标序列；根据所述时间坐标序列，评估基于北斗PPP-B2b的定位的卫星钟差的精度和可靠性；并且，同时计算出的对应待估参数可以进一步应用于对应的领域，包括：待估参数中的电离层参数可以用作大气建模。
本发明采用获取由北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b轨道改正数，能够降低实现实时精密定位的额外成本；采用基准约束和对模型参数重定义，能够快速实现对卫星钟差的解算，提高卫星钟差的精度和可靠性；与差分和混合差分解算卫星钟差的方法相比，无需引入卫星基准偏差和无需依赖于伪距的观测值精度，就能够实现高精度的实时定位，获得的时间坐标序列能够用于对定位进行精度评估；同时，可以解算对应待估参数，无需另外进行求解，能够减少计算量。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例还可提供包括计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于北斗PPP-B2b的定位方法，其特征在于，所述方法包括：
获取由北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b轨道改正数；
根据所述PPP-B2b轨道改正数，建立包含多定位系统的多颗卫星的卫星钟差、多颗卫星和多个基准站服务端的对应待估参数的第一全网态空间误差估计模型；
对所述第一全网态空间误差估计模型引入基准约束，并进行参数重定义，求解所述卫星钟差和所述对应待估参数，以使根据求解出的卫星钟差进行定位。
2.如权利要求1所述的基于北斗PPP-B2b的定位方法，其特征在于，所述对所述第一全网态空间误差估计模型引入基准约束，并进行参数重定义，求解所述卫星钟差和所述对应待估参数，包括：
对各频点的伪距偏差进行第一参数重组，依次得到接收机和卫星的第一频点观测值与第二频点观测值的硬件延迟偏差；
根据接收机和卫星对应的硬件延迟偏差，重定义所述第一全网状态空间误差估计模型中卫星钟差和对应待估参数，得到具有整数特性的模糊度参数的第二全网状态空间误差估计模型；
对所述具有整数特性的模糊度参数的浮点解进行搜索，得到模糊度固定解，根据所述模糊度固定解，计算卫星钟差和对应待估参数。
3.如权利要求2所述的基于北斗PPP-B2b的定位方法，其特征在于，所述对各频点的伪距偏差进行第一参数重组，依次得到接收机和卫星的第一频点观测值与第二频点观测值的硬件延迟偏差，具体为：
将各频点的伪距偏差分为与频率相关项和与频率无关项，分别得到接收机和卫星对应的伪距偏差；
根据接收机和卫星对应的伪距偏差，计算第一频点观测值与第二频点观测值的硬件延迟偏差，得到接收机和卫星对应的硬件延迟偏差。
4.如权利要求2所述的基于北斗PPP-B2b的定位方法，其特征在于，所述根据接收机和卫星对应的硬件延迟偏差，重定义所述第一全网状态空间误差估计模型中卫星钟差和对应待估参数，包括：
根据接收机和卫星对应的硬件延迟偏差，并以接收机和卫星对应的无电离层伪距偏差基准和硬件延迟基准为第一基准约束，对所述第一全网状态空间误差估计模型中的卫星钟差和对应待估参数进行第二参数重组，得到第三全网状态空间误差估计模型；
以观测卫星数最多的基准站作为核心基准站，以所述核心基准站的接收机钟差和对应接收机的多频硬件延迟偏差为第二基准约束，重定义所述第三全网状态空间误差估计模型中的参数，依次得到各基准站对应的第四全网状态空间误差估计模型；
根据所述核心基准站对应的接收机载波偏差和所述核心基准站对应的模糊度为第三基准约束，重定义卫星载波偏差、非核心基准站的接收机相位偏差和非核心基准站对应的模糊度，依次得到各基准站对应的第五全网状态空间误差估计模型。
5.如权利要求4所述的基于北斗PPP-B2b的定位方法，其特征在于，在所述各基准站对应的第五全网状态空间误差估计模型之后，还包括：
以初始历元首颗卫星的模糊度为第四基准约束，重定义非核心基准站接收机的载波偏差和接收机对应的模糊度，得到非核心基站的第六全网状态空间误差估计模型。
6.如权利要求2所述的基于北斗PPP-B2b的定位方法，其特征在于，在构建第一全网状态空间误差估计模型之后，还包括：将所述第一全网状态空间误差估计模型中的观测方程，转换成矩阵表示的形式，以使进行求解。
7.如权利要求2所述的基于北斗PPP-B2b的定位方法，其特征在于，所述第二全网状态空间误差估计模型具体为：
根据核心基准站对应的第五全网状态空间误差估计模型和各非核心基站的第六全网状态空间误差估计模型，确定待估参数个数和基准约束个数，得到具有整数特性的模糊度参数的第二全网状态空间误差估计模型。
8.如权利要求2所述的基于北斗PPP-B2b的定位方法，其特征在于，根据LAMBDA算法对具有整数特性的模糊度的浮点解进行搜索，得到模糊度固定解。
9.如权利要求1所述的基于北斗PPP-B2b的定位方法，其特征在于，还包括：获取由北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b轨道改正数；
根据所述PPP-B2b轨道改正数和解算出的卫星钟差进行精密单点定位，得到用户端的定位坐标，并持续观测用户端的定位坐标，获得时间坐标序列；
根据所述时间坐标序列，评估基于北斗PPP-B2b的定位的卫星钟差的精度和可靠性。
10.一种基于北斗PPP-B2b的定位系统，其特征在于，包括：
PPP-B2b轨道改正数获取模块，用于获取由北斗三号系统地球同步轨道卫星播发的PPP-B2b轨道改正数；
模型建立模块，用于根据所述PPP-B2b轨道改正数，建立包含多定位系统的多颗卫星的卫星钟差、多颗卫星和多个基准站服务端的对应待估参数的第一全网态空间误差估计模型；
参数计算模块，用于对所述第一全网态空间误差估计模型引入基准约束，并进行参数重定义，求解所述卫星钟差和所述对应待估参数，以使根据求解出的卫星钟差进行定位。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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