CN116819588A - 模糊度固定方法、装置、接收机及存储介质 - Google Patents

模糊度固定方法、装置、接收机及存储介质 Download PDF

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CN116819588A
CN116819588A CN202310814473.4A CN202310814473A CN116819588A CN 116819588 A CN116819588 A CN 116819588A CN 202310814473 A CN202310814473 A CN 202310814473A CN 116819588 A CN116819588 A CN 116819588A
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王理砚
司徒春辉
韩雷晋
侯晓伟
章学城
贾朝阳
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Guangzhou Asensing Technology Co Ltd
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    • G—PHYSICS
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    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/29—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system carrier including Doppler, related

Abstract

本申请实施例涉及卫星导航定位技术领域，提供一种模糊度固定方法、装置、接收机及存储介质，先通过LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定，得到模糊度固定结果，若模糊度固定结果满足预设条件，则确定模糊度固定正确，输出最终的模糊度固定解，若模糊度固定结果不满足预设条件，则确定模糊度固定错误，识别固定错误的观测值，并从模糊度候选子集中剔除固定错误的观测值后，重新利用LAMBDA算法对模糊度候选子集进行模糊度固定，直至模糊度固定正确；从而可以提高模糊度固定的准确性，以满足GNSS高精度定位的需求。

Description

模糊度固定方法、装置、接收机及存储介质
技术领域
本申请实施例涉及卫星导航定位技术领域，具体而言，涉及一种模糊度固定方法、装置、接收机及存储介质。
背景技术
GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)为全天候、全球、高精度的无线电导航技术，可在任何时间、任何地点获取到绝对位置坐标，可应用于测量测绘、自动驾驶等领域。随着自动驾驶行业的发展，对GNSS定位的实时性、定位精度、连续性和可靠性提出了更高的需求。
GNSS观测数据主要有载波相位观测值、伪距观测值、多普勒观测值和载噪比等类型，伪距观测值精度为米级甚至分米级、多普勒观测值测速精度可达到分米级，相位观测值精度可达到毫米级。但是，相位观测值存在整周模糊度，需将其作为未知数参与滤波器解算，且需采取模糊度固定方法将其固定成整数，定位结果才能获取厘米级甚至毫米级精度。若模糊度固定错误，则将导致固定解误差偏大的情况发生，若模糊度无法固定则很难达到厘米级定位精度。
因此，如何提高模糊度固定的准确性，是需要解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种模糊度固定方法、装置、接收机及存储介质，能够提高模糊度固定率以及减少错误固定的概率，以满足GNSS高精度定位的需求。
为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种模糊度固定方法，所述方法包括：
选取模糊度候选子集；
利用LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定，得到模糊度固定结果；
判断所述模糊度固定结果是否满足预设条件；
若所述模糊度固定结果满足所述预设条件，则确定模糊度固定正确，输出最终的模糊度固定解；
若所述模糊度固定结果不满足所述预设条件，则确定模糊度固定错误，识别固定错误的观测值，并从所述模糊度候选子集中剔除所述固定错误的观测值后，重新执行所述利用LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定的步骤，直至模糊度固定正确。
可选地，所述模糊度候选子集包括双差模糊度的参数浮点解及其协方差矩阵；
所述利用LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定，得到模糊度固定结果的步骤，包括：
将所述双差模糊度的参数浮点解及其协方差矩阵输入所述LAMBDA算法进行搜索，得到双差模糊度的整数解及其ratio值；
将所述双差模糊度的整数解代入预先构建的双差载波观测方程，得到固定解；
对所述固定解进行最小二乘解算，得到所述固定解的坐标参数；
基于所述双差模糊度的整数解和所述固定解的坐标参数，计算每个载波相位的验后残差；
其中，所述模糊度固定结果包括每个所述载波相位的验后残差、所述双差模糊度的整数解的ratio值和所述双差模糊度的个数。
可选地，所述基于所述双差模糊度的整数解和所述固定解的坐标参数，计算每个载波相位的验后残差的步骤，包括：
根据所述固定解的坐标参数、基准站坐标、不同卫星在基准站处计算的广播星历坐标和不同卫星在流动站处计算的广播星历坐标，计算所述固定解的坐标参数、基准站和流动站分别到不同卫星间的卫地距；
根据所述固定解的坐标参数、基准站和流动站分别到不同卫星间的卫地距，计算卫地距双差值；
基于所述双差模糊度的整数解和所述卫地距双差值，计算每个所述载波相位的验后残差。
可选地，所述卫地距双差值满足公式：
其中，为双差差分算子，b为基准站的接收机编号，r为流动站的接收机编号，s为卫星，ref为参考卫星；/>为所述固定解的坐标参数与卫星s间的卫地距，/>为所述基准站与卫星s间的卫地距，/>为所述流动站到参考卫星ref间的卫地距，/>为所述基准站到参考卫星ref间的卫地距。
可选地，所述固定解的坐标参数与卫星s间的卫地距满足公式：
所述基准站与卫星s间的卫地距满足公式：
所述流动站到参考卫星ref的卫地距满足公式：
所述基准站到参考卫星ref的卫地距满足公式：
其中，(Xb,Yb,Zb)为基准站坐标，为卫星s在基准站处计算的广播星历坐标，/>为参考卫星ref在基准站处计算的广播星历坐标；/>为卫星s在流动站处计算的广播星历坐标，/>为参考卫星ref在流动站处计算的广播星历坐标；/>为所述固定解的坐标参数。
可选地，每个所述载波相位的验后残差满足公式：
其中，为双差差分算子，b为基准站的接收机编号，r为流动站的接收机编号，s为卫星，ref为参考卫星；为频率编号，λi为载波相位波长，/>为载波双差观测值；Vi表示所述验后残差，/>为所述卫地距双差值，/>为所述双差模糊度的整数解。
可选地，所述模糊度固定结果包括每个所述载波相位的验后残差、所述双差模糊度的整数解的ratio值和所述双差模糊度的个数；
所述预设条件包括：所述卡方检验通过且所述双差模糊度的整数解的ratio值大于设定值且所述双差模糊度的个数大于设定个数；
所述判断所述模糊度固定结果是否满足预设条件的步骤，包括：
将每个所述载波相位的验后残差代入预先构建的卡方检验量进行卡方检验；
若所述卡方检验通过且所述双差模糊度的整数解的ratio值且所述双差模糊度的个数大于设定个数，则确定模糊度固定结果满足预设条件；
若所述卡方检验未通过或者所述双差模糊度的整数解的ratio值不大于设定值或者所述双差模糊度的个数不大于设定个数，则确定模糊度固定结果不满足预设条件。
可选地，假设观测到的卫星列表为s1,s2,s3,...,sn，则所述卡方检验量满足公式：
其中，chiTest为满足自由度为n-t的卡方检验，sigma0为理论上能达到的精度；j为卫星编号，为频率编号；b为基准站的接收机编号，r为流动站的接收机编号；ref为参考卫星；Vi表示所述验后残差，Pi表示观测值权重。
可选地，所述模糊度固定结果包括每个所述载波相位的验后残差；
所述识别固定错误的观测值的步骤，包括：
对每个所述载波相位的验后残差进行标准化，得到每个所述载波相位的标准化残差；
基于每个所述载波相位的标准化残差进行抗差估计，得到抗差估计后的固定解坐标参数；
基于所述抗差估计后的固定解坐标参数，重新解算每个所述载波相位的验后残差；
将重新解算所得的验后残差最大值对应的卫星的观测值，作为所述固定错误的观测值。
可选地，所述基于每个所述载波相位的标准化残差进行抗差估计，得到抗差估计后的固定解坐标参数的步骤，包括：
根据每个所述载波相位的标准化残差，利用公式：
进行选权迭代，得到选权迭代后的观测值权重；
其中，为频率编号，Pi为进行抗差估计前的初始观测值权重，为选权迭代后的观测值权重，/>为所述标准化残差；k0和k1为常量；
根据选权迭代后的观测值权重重新解算位置，得到所述抗差估计后的固定解坐标参数。
可选地，在所述选取模糊度候选子集的步骤之前，所述方法还包括：
获取GNSS原始观测值、GNSS星历和GNSS改正数；
基于所述GNSS原始观测值、所述GNSS星历和所述GNSS改正数，对预先构建的双差观测方程进行解算，得到双差模糊度的参数浮点解及其协方差矩阵。
第二方面，本申请实施例还提供了一种模糊度固定装置，所述装置包括：
选取模块，用于选取模糊度候选子集；
模糊度固定模块，用于利用LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定，得到模糊度固定结果；
判断模块，用于判断所述模糊度固定结果是否满足预设条件；
第一执行模块，用于若所述模糊度固定结果满足所述预设条件，则确定模糊度固定正确，输出最终的模糊度固定解；
第二执行模块，用于若所述模糊度固定结果不满足所述预设条件，则确定模糊度固定错误，识别固定错误的观测值，并从所述模糊度候选子集中剔除所述固定错误的观测值后，重新执行所述利用LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定的步骤，直至模糊度固定正确。
第三方面，本申请实施例还提供了一种接收机，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储程序，所述处理器用于在执行所述程序时，实现上述第一方面中的模糊度固定方法。
第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中的模糊度固定方法。
相对现有技术，本申请实施例提供的一种模糊度固定方法、装置、接收机及存储介质，先通过LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定，得到模糊度固定结果，若模糊度固定结果满足预设条件，则确定模糊度固定正确，输出最终的模糊度固定解，若模糊度固定结果不满足预设条件，则确定模糊度固定错误，识别固定错误的观测值，并从模糊度候选子集中剔除固定错误的观测值后，重新利用LAMBDA算法对模糊度候选子集进行模糊度固定，直至模糊度固定正确；从而可以提高模糊度固定的准确性，以满足GNSS高精度定位的需求。
附图说明
图1示出了本申请实施例提供的GNSS系统的示意图。
图2示出了本申请实施例提供的一种模糊度固定方法的流程示意图。
图3示出了本申请实施例提供的一种模糊度固定装置的方框示意图。
图4示出了本申请实施例提供的一种接收机的方框示意图。
图标：100-模糊度固定装置；101-获取模块；102-解算模块；103-选取模块；105-模糊度固定模块；106-判断模块；107-第一执行模块；108-第二执行模块；10-接收机；11-处理器；12-存储器；13-总线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
目前，GNSS定位技术的主要方案有RTK(Real-Time Kinematic，实时差分)技术和PPP-RTK(Precise Point Positioning and Real-Time Kinematic，精密单点定位-实时差分)技术。
RTK技术通过与基准站或者VRS(Virtual Reference Station，虚拟参考站)点作差，以消除或者削弱卫星端轨道误差、卫星端钟差以及大气误差的影响，以获取得到实时高精度厘米级定位。而PPP-RTK技术是通过播发SSR(State Space Representation，状态空间域)数据以消除或者削弱卫星端轨道误差、卫星端钟差、卫星端的卫星相位偏差(PhaseBias)和卫星测码偏差(Code Bias)以及大气误差的影响，以获得实时高精度厘米级定位。
无论是RTK技术还是PPP-RTK技术，都需要对未知的相位模糊度进行解算，并尝试固定成整数，以便提供可靠的高精度厘米级定位服务。因此，正如前文所述的，如何提高模糊度固定的准确性是本领域技术人员所持续关注的难题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例在确定模糊度固定正确时输出最终的模糊度固定解，在模糊度固定错误时识别固定错误的观测值，并从模糊度候选子集中剔除固定错误的观测值后，重新进行模糊度固定，直至模糊度固定正确，从而可以提高模糊度固定的准确性，以满足GNSS高精度定位的需求。下面进行详细介绍。
本申请实施例提供的模糊度固定方法，可以应用于GNSS系统中的接收机，其中，接收机可以搭载于汽车上，以实现汽车行驶过程中的导航；当然地，也可以搭载于其它设备上，以实现导航；本申请实施例对此不做任何限制。
请参照图1，GNSS系统可以包括多个接收机和多颗卫星，每个接收机均可以与多颗卫星进行单向通信，即，接收机接收卫星发射的信号，但接收机不发射信号至卫星，后续内容以一个接收机为例进行介绍。多颗卫星可以包括GPS卫星、Galileo卫星、BDS北斗卫星等，例如，图中1中的卫星1可以为GPS卫星，卫星2可以为Galileo卫星，卫星3可以为BDS北斗卫星，本申请实施例对此不做任何限制。
请参照图2，图2示出了本申请实施例提供的模糊度固定方法的流程示意图。该模糊度固定方法应用于接收机，可以包括以下步骤：
S101，获取GNSS原始观测值、GNSS星历和GNSS改正数。
在本实施例中，GNSS原始观测值和GNSS星历来自执行该模糊度固定方法的接收机，并且是真实数据。GNSS原始观测值可以包括伪距观测值、载波相位观测值以及多普勒观测值等。GNSS星历可以包括精密轨道钟差数据、卫星端伪距、相位硬件延迟数据以及卫星信号传播路径上的电离层和对流层延迟数据等。
GNSS改正数来自GNSS系统中的其它接收机，并且是虚拟数据。GNSS改正数可以包括VRS(Virtual Reference Station，虚拟参考站)、SSR数据等。
S102，基于GNSS原始观测值、GNSS星历和GNSS改正数，对预先构建的双差观测方程进行解算，得到双差模糊度的参数浮点解及其协方差矩阵。
在本实施例中，双差观测方程是通过以下方式构建的：
第一步，GNSS载波相位观测方程和伪距观测方程可表达为公式(1)和(2)所示：
其中，i为频率编号，用于区分不同频点；r为流动站的接收机编号，s为卫星；
λi为载波相位波长，单位m；
为接收机r至卫星s频率i的载波相位观测值，单位cycle；
为接收机r至卫星s的几何距离，单位m；
c为光速，单位m/s；
δTr为接收机r的钟差，单位s；
δTs为卫星s的钟差，单位s；
为接收机r至卫星s频率i的电离层延迟，单位m；
为接收机r至卫星s的对流层延迟，单位m；
为接收机r至卫星s频率i的整周模糊度，单位cycle；
Lbiasi,r为接收机r频率i的Phase Bias，单位m；
Lbiasi,s为卫星s频率i的Phase Bias，单位m；
为接收机r至卫星s频率i的载波相位观测值噪声，单位m；
为接收机r至卫星s频率i的伪距观测值，单位m；
Pbiasi,r为接收机r频率i的CodeBias，单位m；
Pbiasi,s为卫星s频率i的Code Bias，单位m；
为接收机r至卫星s频率i的伪距观测值噪声，单位m。
第二步，假设b为基准站的接收机编号，则站间差分的载波观测方程和伪距观测方程可表达为公式(3)和(4)所示：
由于卫星端钟差(2Ts)、卫星端Phase Bias(Lbiasi,s)和卫星端Code Bias(Pbiasi ,s)对不同观测站的影响是一致的，故有：cΔδTs＝0、ΔLbiasi,s＝0和ΔPbiasi,s＝0。另由于基准站与流动站的距离较短，一般小于5KM，而电离层误差和对流层误差具有空间相关性，可近似的认为：
则公式(3)和公式(4)可简化为公式(5)和(6)：
其中，公式(3)～(6)中各符号的含义如下：
Δ为站间差分算子； 为频率i上卫星s的基准站b和流动站r之间站间单差的载波相位观测值噪声；/>为频率i上卫星s的基准站b和流动站r之间站间单差的伪距观测值噪声。
第三步，假设参考卫星选取为ref，则双差(站间差分和星间差分)的载波观测方程和伪距观测方程可表达为公式(7)和(8)所示：
站间差后的接收机端钟差(ΔδTrb)、接收端Phase Bias(ΔLbiasi,rb)和接收机端Code Bias(ΔPbiasi,rb)对不同的卫星影响是一样的。故有： 和则公式(7)和公式(8)可简化为公式(9)和(10)：
公式(9)和(10)即为双差观测方程。
其中，公式(7)～(10)各符号的含义如下：
为双差差分算子，/> 为双差的载波相位观测值噪声；/>为双差的伪距观测值噪声。
在本实施例中，采用Kalman滤波或者最小二乘的方式，对公式(9)和(10)所示的双差观测方程进行解算，则可解算得到接收机的坐标参数(X,Y,Z)、双差模糊度的参数浮点解和双差模糊度的参数浮点解的协方差矩阵/>
S103，选取模糊度候选子集。
在本实施例中，模糊度候选子集包括部分或者全部的双差模糊度的参数浮点解及其协方差矩阵，具体可以根据实际情况灵活选择，本申请实施例对此不做任何限制。
S105，利用LAMBDA算法对模糊度候选子集进行模糊度固定，得到模糊度固定结果。
在本实施例中，利用LAMBDA算法对模糊度候选子集进行模糊度固定，得到模糊度固定结果的过程，可以包括S1051～S1054。
S1051，将双差模糊度的参数浮点解及其协方差矩阵输入LAMBDA算法进行搜索，得到双差模糊度的整数解及其ratio值。
也就是，将双差模糊度和其对应的协方差矩阵/>输入至LAMBDA中进行搜索，获得双差模糊度的整数解为/>且获取得到双差模糊度的整数解的ratio值。
ratio值是采用可以表征最优解和次优解向量接近程度的ratio检验法得到的，可以定义为整数次优解残差二次型与整数最优解残差二次型的比值。ratio检验法的检验阈值一般设置为2或3。
S1052，将双差模糊度的整数解代入预先构建的双差载波观测方程，得到固定解。
S1053，对固定解进行最小二乘解算，得到固定解的坐标参数。
也就是，将双差模糊度的整数解为代入至方程(9)，并进行最小二乘解算得到固定解的坐标参数/>
S1054，基于双差模糊度的整数解和固定解的坐标参数，计算每个载波相位的验后残差。
也就是，利用获取到的双差模糊度的整数解和固定解的坐标参数/>计算每个载波相位的验后残差，计算过程可以包括S10541～S10543。
S10541，根据固定解的坐标参数、基准站坐标、不同卫星在基准站处计算的广播星历坐标和不同卫星在流动站处计算的广播星历坐标，计算固定解的坐标参数、基准站和流动站分别到不同卫星间的卫地距。
在一种可能的实现方式中，假设基准站坐标为(Xb,Yb,Zb)，卫星s在基准站处计算的广播星历坐标为参考卫星ref在基准站处计算的广播星历坐标为/>流动站坐标为(Xr,Yr,Zr)，卫星s在流动站处计算的广播星历坐标为/>参考卫星ref在流动站处计算的广播星历坐标为/>固定解的坐标参数为/>
则固定解的坐标参数与卫星s间的卫地距满足公式：
基准站与卫星s间的卫地距满足公式：
流动站到参考卫星ref的卫地距满足公式：
基准站到参考卫星ref的卫地距满足公式：
S10542，根据固定解的坐标参数、基准站和流动站分别到不同卫星间的卫地距，计算卫地距双差值。
在一种可能的实现方式中，卫地距双差值满足公式：
其中，为双差差分算子，b为基准站的接收机编号，r为流动站的接收机编号，s为卫星，ref为参考卫星；/>为固定解的坐标参数与卫星s间的卫地距，/>为基准站与卫星s间的卫地距，/>为流动站到参考卫星ref间的卫地距，/>为基准站到参考卫星ref间的卫地距。
S10543，基于双差模糊度的整数解和卫地距双差值，计算每个载波相位的验后残差。
在一种可能的实现方式中，每个载波相位的验后残差满足公式(11)：
其中，为双差差分算子，b为基准站的接收机编号，r为流动站的接收机编号，s为卫星，ref为参考卫星；为频率编号，λi为载波相位波长，/>为载波双差观测值；Vi表示验后残差，/>为卫地距双差值，/>为双差模糊度的整数解。
如此，可以得到模糊度固定结果包括：每个载波相位的验后残差、双差模糊度的整数解的ratio值和双差模糊度的个数。
S106，判断模糊度固定结果是否满足预设条件。
在本实施例中，预设条件包括：卡方检验通过且双差模糊度的整数解的ratio值大于设定值(例如，3)且所述双差模糊度的个数大于设定个数(例如，5颗)。
则判断模糊度固定结果是否满足预设条件的过程，可以包括S1061～S1063。
S1061，将每个载波相位的验后残差代入预先构建的卡方检验量进行卡方检验。
在一种可能的实现方式中，假设观测到的卫星列表为s1,s2,s3,...,sn，则卡方检验量满足公式：
其中，chiTest为满足自由度为n-t的卡方检验，sigma0为理论上能达到的精度；j为卫星编号，为频率编号；b为基准站的接收机编号，r为流动站的接收机编号；ref为参考卫星；Vi表示验后残差，Pi表示观测值权重。
S1062，若卡方检验通过且双差模糊度的整数解的ratio值且双差模糊度的个数大于设定个数，则确定模糊度固定结果满足预设条件。
S1063，若卡方检验未通过或者双差模糊度的整数解的ratio值不大于设定值或者双差模糊度的个数不大于设定个数，则确定模糊度固定结果不满足预设条件。
S107，若模糊度固定结果满足预设条件，则确定模糊度固定正确，输出最终的模糊度固定解。
S108，若模糊度固定结果不满足预设条件，则确定模糊度固定错误，识别固定错误的观测值，并从模糊度候选子集中剔除固定错误的观测值后，重新执行利用LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定的步骤，直至模糊度固定正确。
在本实施例中，识别固定错误的观测值的过程，可以包括S1081～S1084。
S1081，对每个载波相位的验后残差进行标准化，得到每个载波相位的标准化残差。
S1082，基于每个载波相位的标准化残差进行抗差估计，得到抗差估计后的固定解坐标参数。
在一种可能的实现方式中，卡方检验不通过时则通过抗差估计的方法得到稳健的坐标参数，具体过程包括：
首先，根据每个载波相位的标准化残差，利用公式：
进行选权迭代，得到选权迭代后的观测值权重；
其中，为频率编号，Pi为进行抗差估计前的初始观测值权重，为选权迭代后的观测值权重，/>为所述标准化残差；k0和k1为常量。
然后，根据选权迭代后的观测值权重重新解算位置，即，将选权迭代后的观测值权重代入公式(11)，得到抗差估计后的固定解坐标参数。
S1083，基于抗差估计后的固定解坐标参数，重新解算每个载波相位的验后残差。
也就是，利用抗差估计后的固定解坐标参数，利用公式(11)重新解算每颗卫星观测值的验后残差，并记录下残差最大的卫星观测值索引sj。
S1084，将重新解算所得的验后残差最大值对应的卫星的观测值，作为固定错误的观测值。
也就是，将卫星sj的观测值作为固定错误的观测值，并将其从模糊度候选子集中剔除，返回执行步骤S105，直至模糊度固定正确。
现有的GNSS模糊度固定技术，首先将构建符合条件的模糊度候选子集，将模糊度浮点解及模糊度浮点解对应的协方差矩阵输入至LAMBDA中进行搜索，如果ratio值满足条件，则进行模糊度固定；如果ratio值不满足条件，则需要根据卫星高度截止角、信噪比、协方差矩阵、观测值浮点解残差等信息进行模糊度候选子集的选择，之后再次对模糊度候选子集进行LAMBDA搜索，直至ratio值等条件检验通过后解算出模糊度固定解坐标，以满足GNSS高精度厘米级甚至毫米级绝对定位需求。
显然，现有的GNSS模糊度固定技术，常常根据卫星高度截止角、信噪比、协方差矩阵、观测值浮点解残差等信息进行模糊度子集的筛选，有时无法剔除质量较差的观测值使模糊度进行固定，甚至可能剔除观测值较多，导致进入LAMBDA中搜索的观测值较少，导致固定错误的情况发生。另外判断模糊度固定的条件往往仅有ratio值判断和bootstrap检验等条件，这将可能导致模糊度固定错误的情况发生，进而将影响惯性导航等传感器的融合结果。
而本申请实施例提供的模糊度固定方法，通过LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定，得到模糊度固定结果之后，一方面，使用卡方检验的方法检验模糊度固定是否正确，只有卡方检验通过且双差模糊度的整数解的ratio值且双差模糊度的个数大于设定个数时，才确定模糊度固定结果正确，从而减少了模糊度固定错误的概率；另一方面，在确定模糊度固定错误时，使用抗差估计的方法识别出错误固定的模糊度并将其从模糊度候选子集中剔除，之后重新进行模糊度固定，直至模糊度固定正确，从而可以尽量减少错误固定或者难以固定的情况发生；可以提高模糊度固定的准确性，以满足GNSS高精度定位的需求。
为了执行上述方法实施例及各个可能的实施方式中的相应步骤，下面给出一种模糊度固定装置的实现方式。
请参照图3，图3示出了本申请实施例提供的模糊度固定装置100的方框示意图。模糊度固定装置100应用于接收机，包括：选取模块103、模糊度固定模块105、判断模块106、第一执行模块107和第二执行模块108。
选取模块103，用于选取模糊度候选子集。
模糊度固定模块105，用于利用LAMBDA算法对模糊度候选子集进行模糊度固定，得到模糊度固定结果。
判断模块106，用于判断模糊度固定结果是否满足预设条件。
第一执行模块107，用于若模糊度固定结果满足预设条件，则确定模糊度固定正确，输出最终的模糊度固定解。
第二执行模块108，用于若模糊度固定结果不满足预设条件，则确定模糊度固定错误，识别固定错误的观测值，并从模糊度候选子集中剔除固定错误的观测值后，重新执行利用LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定的步骤，直至模糊度固定正确。
可选地，模糊度候选子集包括双差模糊度的参数浮点解及其协方差矩阵，模糊度固定模块105具体用于：
将双差模糊度的参数浮点解及其协方差矩阵输入LAMBDA算法进行搜索，得到双差模糊度的整数解及其ratio值；
将双差模糊度的整数解代入预先构建的双差载波观测方程，得到固定解；
对固定解进行最小二乘解算，得到固定解的坐标参数；
基于双差模糊度的整数解和固定解的坐标参数，计算每个载波相位的验后残差；
其中，模糊度固定结果包括每个载波相位的验后残差、双差模糊度的整数解的ratio值和双差模糊度的个数。
可选地，模糊度固定模块105执行基于双差模糊度的整数解和固定解的坐标参数，计算每个载波相位的验后残差的方式，包括：
根据固定解的坐标参数、基准站坐标、不同卫星在基准站处计算的广播星历坐标和不同卫星在流动站处计算的广播星历坐标，计算固定解的坐标参数、基准站和流动站分别到不同卫星间的卫地距；
根据固定解的坐标参数、基准站和流动站分别到不同卫星间的卫地距，计算卫地距双差值；
基于双差模糊度的整数解和卫地距双差值，计算每个载波相位的验后残差。
可选地，卫地距双差值满足公式：
其中，为双差差分算子，b为基准站的接收机编号，r为流动站的接收机编号，s为卫星，ref为参考卫星；/>为固定解的坐标参数与卫星s间的卫地距，/>为基准站与卫星s间的卫地距，/>为流动站到参考卫星ref间的卫地距，/>为基准站到参考卫星ref间的卫地距。
可选地，固定解的坐标参数与卫星s间的卫地距满足公式：
基准站与卫星s间的卫地距满足公式：
流动站到参考卫星ref的卫地距满足公式：
基准站到参考卫星ref的卫地距满足公式：
其中，(Xb,Yb,Zb)为基准站坐标，为卫星s在基准站处计算的广播星历坐标，/>为参考卫星ref在基准站处计算的广播星历坐标；/>为卫星s在流动站处计算的广播星历坐标，/>为参考卫星ref在流动站处计算的广播星历坐标；/>为固定解的坐标参数。
可选地，每个载波相位的验后残差满足公式：
其中，为双差差分算子，b为基准站的接收机编号，r为流动站的接收机编号，s为卫星，ref为参考卫星；为频率编号，λi为载波相位波长，/>为载波双差观测值；Vi表示验后残差，/>为卫地距双差值，/>为双差模糊度的整数解。
可选地，预设条件包括：卡方检验通过且双差模糊度的整数解的ratio值大于设定值且双差模糊度的个数大于设定个数；判断模块106具体用于：
将每个载波相位的验后残差代入预先构建的卡方检验量进行卡方检验；
若卡方检验通过且双差模糊度的整数解的ratio值且双差模糊度的个数大于设定个数，则确定模糊度固定结果满足预设条件；
若卡方检验未通过或者双差模糊度的整数解的ratio值不大于设定值或者双差模糊度的个数不大于设定个数，则确定模糊度固定结果不满足预设条件。
可选地，假设观测到的卫星列表为s1,s2,s3,...,sn，则卡方检验量满足公式：
其中，chiTest为满足自由度为n-t的卡方检验，sigma0为理论上能达到的精度；j为卫星编号，为频率编号；b为基准站的接收机编号，r为流动站的接收机编号；ref为参考卫星；Vi表示验后残差，Pi表示观测值权重。
可选地，第二执行模块108执行识别固定错误的观测值的方式，包括：
对每个载波相位的验后残差进行标准化，得到每个载波相位的标准化残差；
基于每个载波相位的标准化残差进行抗差估计，得到抗差估计后的固定解坐标参数；
基于抗差估计后的固定解坐标参数，重新解算每个载波相位的验后残差；
将重新解算所得的验后残差最大值对应的卫星的观测值，作为固定错误的观测值。
可选地，第二执行模块108执行基于每个载波相位的标准化残差进行抗差估计，得到抗差估计后的固定解坐标参数的方式，包括：
根据每个载波相位的标准化残差，利用公式：
进行选权迭代，得到选权迭代后的观测值权重；
其中，为频率编号，Pi为进行抗差估计前的初始观测值权重，为选权迭代后的观测值权重，/>为所述标准化残差；k0和k1为常量；
根据选权迭代后的观测值权重重新解算位置，得到抗差估计后的固定解坐标参数。
可选地，本申请实施例提供的模糊度固定装置100还包括获取模块101和解算模块102。
获取模块101，用于获取GNSS原始观测值、GNSS星历和GNSS改正数。
解算模块102，用于基于GNSS原始观测值、GNSS星历和GNSS改正数，对预先构建的双差观测方程进行解算，得到双差模糊度的参数浮点解及其协方差矩阵。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的模糊度固定装置100的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
请参照图4，图4示出了本申请实施例提供的接收机10的方框示意图。接收机10包括处理器11、存储器12及总线13，处理器11通过总线13与存储器12连接。
存储器12用于存储程序，例如图3所示的模糊度固定装置100，模糊度固定装置100包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器12中的软件功能模块，处理器11在接收到执行指令后，执行所述程序以实现前述实施例揭示的模糊度固定方法。
存储器12可能包括高速随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失存储器(non-volatile memory，NVM)。
处理器11可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器11中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器11可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable LogicDevice，CPLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、嵌入式ARM等芯片。
综上所述，本申请实施例提供的一种模糊度固定方法、装置、接收机及存储介质，先通过LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定，得到模糊度固定结果，若模糊度固定结果满足预设条件，则确定模糊度固定正确，输出最终的模糊度固定解，若模糊度固定结果不满足预设条件，则确定模糊度固定错误，识别固定错误的观测值，并从模糊度候选子集中剔除固定错误的观测值后，重新利用LAMBDA算法对模糊度候选子集进行模糊度固定，直至模糊度固定正确；从而可以提高模糊度固定的准确性，以满足GNSS高精度定位的需求。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种模糊度固定方法，其特征在于，所述方法包括：
选取模糊度候选子集；
利用LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定，得到模糊度固定结果；
判断所述模糊度固定结果是否满足预设条件；
若所述模糊度固定结果满足所述预设条件，则确定模糊度固定正确，输出最终的模糊度固定解；
若所述模糊度固定结果不满足所述预设条件，则确定模糊度固定错误，识别固定错误的观测值，并从所述模糊度候选子集中剔除所述固定错误的观测值后，重新执行所述利用LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定的步骤，直至模糊度固定正确。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模糊度候选子集包括双差模糊度的参数浮点解及其协方差矩阵；
所述利用LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定，得到模糊度固定结果的步骤，包括：
将所述双差模糊度的参数浮点解及其协方差矩阵输入所述LAMBDA算法进行搜索，得到双差模糊度的整数解及其ratio值；
将所述双差模糊度的整数解代入预先构建的双差载波观测方程，得到固定解；
对所述固定解进行最小二乘解算，得到所述固定解的坐标参数；
基于所述双差模糊度的整数解和所述固定解的坐标参数，计算每个载波相位的验后残差；
其中，所述模糊度固定结果包括每个所述载波相位的验后残差、所述双差模糊度的整数解的ratio值和所述双差模糊度的个数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述双差模糊度的整数解和所述固定解的坐标参数，计算每个载波相位的验后残差的步骤，包括：
根据所述固定解的坐标参数、基准站坐标、不同卫星在基准站处计算的广播星历坐标和不同卫星在流动站处计算的广播星历坐标，计算所述固定解的坐标参数、基准站和流动站分别到不同卫星间的卫地距；
根据所述固定解的坐标参数、基准站和流动站分别到不同卫星间的卫地距，计算卫地距双差值；
基于所述双差模糊度的整数解和所述卫地距双差值，计算每个所述载波相位的验后残差。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述卫地距双差值满足公式：
其中，为双差差分算子，b为基准站的接收机编号，r为流动站的接收机编号，s为卫星，ref为参考卫星；/>为所述固定解的坐标参数与卫星s间的卫地距，/>为所述基准站与卫星s间的卫地距，/>为所述流动站到参考卫星ref间的卫地距，/>为所述基准站到参考卫星ref间的卫地距。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述固定解的坐标参数与卫星s间的卫地距满足公式：
所述基准站与卫星s间的卫地距满足公式：
所述流动站到参考卫星ref的卫地距满足公式：
所述基准站到参考卫星ref的卫地距满足公式：
其中，(Xb,Yb,Zb)为基准站坐标，为卫星s在基准站处计算的广播星历坐标，为参考卫星ref在基准站处计算的广播星历坐标；/>为卫星s在流动站处计算的广播星历坐标，/>为参考卫星ref在流动站处计算的广播星历坐标；/>为所述固定解的坐标参数。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，每个所述载波相位的验后残差满足公式：
其中，为双差差分算子，b为基准站的接收机编号，r为流动站的接收机编号，s为卫星，ref为参考卫星；为频率编号，λi为载波相位波长，/>为载波双差观测值；Vi表示所述验后残差，/>为所述卫地距双差值，/>为所述双差模糊度的整数解。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括：所述卡方检验通过且所述双差模糊度的整数解的ratio值大于设定值且所述双差模糊度的个数大于设定个数；
所述判断所述模糊度固定结果是否满足预设条件的步骤，包括：
将每个所述载波相位的验后残差代入预先构建的卡方检验量进行卡方检验；
若所述卡方检验通过且所述双差模糊度的整数解的ratio值且所述双差模糊度的个数大于设定个数，则确定模糊度固定结果满足预设条件；
若所述卡方检验未通过或者所述双差模糊度的整数解的ratio值不大于设定值或者所述双差模糊度的个数不大于设定个数，则确定模糊度固定结果不满足预设条件。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，假设观测到的卫星列表为s1,s2,s3,...,sn，则所述卡方检验量满足公式：
其中，chiTest为满足自由度为n-t的卡方检验，sigma0为理论上能达到的精度；j为卫星编号，i为频率编号；b为基准站的接收机编号，r为流动站的接收机编号；ref为参考卫星；Vi表示所述验后残差，Pi表示观测值权重。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述识别固定错误的观测值的步骤，包括：
对每个所述载波相位的验后残差进行标准化，得到每个所述载波相位的标准化残差；
基于每个所述载波相位的标准化残差进行抗差估计，得到抗差估计后的固定解坐标参数；
基于所述抗差估计后的固定解坐标参数，重新解算每个所述载波相位的验后残差；
将重新解算所得的验后残差最大值对应的卫星的观测值，作为所述固定错误的观测值。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于每个所述载波相位的标准化残差进行抗差估计，得到抗差估计后的固定解坐标参数的步骤，包括：
根据每个所述载波相位的标准化残差，利用公式：
进行选权迭代，得到选权迭代后的观测值权重；
其中，为频率编号，Pi为进行抗差估计前的初始观测值权重，为选权迭代后的观测值权重，/>为所述标准化残差；k0和k1为常量；
根据选权迭代后的观测值权重重新解算位置，得到所述抗差估计后的固定解坐标参数。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述选取模糊度候选子集的步骤之前，所述方法还包括：
获取GNSS原始观测值、GNSS星历和GNSS改正数；
基于所述GNSS原始观测值、所述GNSS星历和所述GNSS改正数，对预先构建的双差观测方程进行解算，得到双差模糊度的参数浮点解及其协方差矩阵。
12.一种模糊度固定装置，其特征在于，所述装置包括：
选取模块，用于选取模糊度候选子集；
模糊度固定模块，用于利用LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定，得到模糊度固定结果；
判断模块，用于判断所述模糊度固定结果是否满足预设条件；
第一执行模块，用于若所述模糊度固定结果满足所述预设条件，则确定模糊度固定正确，输出最终的模糊度固定解；
第二执行模块，用于若所述模糊度固定结果不满足所述预设条件，则确定模糊度固定错误，识别固定错误的观测值，并从所述模糊度候选子集中剔除所述固定错误的观测值后，重新执行所述利用LAMBDA算法对所述模糊度候选子集进行模糊度固定的步骤，直至模糊度固定正确。
13.一种接收机，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储程序，所述处理器用于在执行所述程序时，实现权利要求1-11中任一项所述的模糊度固定方法。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-11中任一项所述的模糊度固定方法。
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