[发明专利]一种用于测绘与导航的实时高精度定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于测绘与导航的定位技术，特别是涉及一种用于测绘与导航的实 时高精度定位方法。

背景技术

全球定位系统(GPS)作为20世纪测绘技术革命性的发展成果，被广泛地应用于 导航、大地测量、地球动力学和自然灾害监测等领域，开启了空间大地测量研究新 领域，使传统的测量手段发生了翻天覆地的变化。在过去近20年里，美国的GPS 一直是卫星定位技术应用的代表，处于垄断地位。然而，GPS的初衷是为美国的 军事服务，辅助武器精确锁定打击目标，因此作为美国垄断的GPS系统严重地威 胁着各个国家的军事安全。随着世界各联盟和超级大国的科技与经济发展，他们纷 纷提出发展独立自主的卫星导航系统，例如：俄罗斯加快GLONASS卫星计划的 发展，预期截至2009年，将完成24颗GLONASS卫星的空间布局；欧盟联合建 立Galileo系统，该系统的建立将彻底打破GPS的国际垄断地位，确保欧盟各国的 军事安全并提高欧盟各国范围内的民用精度和可靠度；中国继2003年发射北斗一 代区域服务双卫星系统以来，积极发展我国自主的全球导航卫星系统——北斗二 代，为我国军事提供可靠的、高精度的服务，同时根据北斗二代卫星的空间布局， 可大大地提高我国及其周边区域的定位精度。

根据采用不同类型的观测值，GPS定位精度可笼统地分为两类：米级和厘米 级。一般来说采用伪距观测值可得到米级定位结果，采用相位观测值可得到厘米级 实时定位结果。因此，如果要得到高精度的定位结果，必须采用相位观测值。然而， 采用相位观测值定位，整周模糊度一直是非常棘手的问题，必须事先准确固定，否 则非但得不到厘米级定位精度，甚至连伪距定位结果都不如。

要得到厘米级实时定位结果，必须很好地考虑两个主要因素：长距离差分定位 中的电离层延迟抑制和整周模糊度的正确固定。一般来说电离层延迟可通过L1和 L2两个基础载波频率观测值组成的无电离层组合很好地消除。因此，核心问题是 两个基础频率上整周模糊度的准确固定。尽管发展了很多方法来提高双频模糊度的 求解速度和成功率，但大部分方法都集中在提高搜索速度方面，对模糊度的成功率 改善甚微。对于双频观测值，一般先求解宽巷组合模糊度，然后用估计宽巷模糊度 的无电离层组合求解基础载波模糊度。由于GPS两个频率构成的宽巷组合波长约 为86厘米，求解基础载波的无电离层组合波长仅为10厘米，加之对流层、多路径 效应的影响，模糊度求解非常困难，尤其是基础载波模糊度，正确固定极其困难。 因此，当前采用单基准站差分信号的导航精度仅为米级，只有采用多参考站技术才 能实现厘米级定位。当三频观测信号出现后，可以打破这种局面，即只采用单参考 站实现长距离厘米级实时定位。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一 种精度高、稳定性强、适用范围广的用于测绘与导航的实时高精度定位方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于测绘与导航的实时高精 度定位方法，包括以下步骤：

(a)对参考站和流动站的三频观测数据进行预处理：周跳探测、修复以及粗 差检测、剔除；

(b)用预处理后的参考站和流动站的三频观测数据构成超宽巷最优组合观测 值Φ(0，1，-1)、Φ(1，-6，5)以及窄巷组合观测值P(0，1，1)；

(c)检测上一个历元模糊度是否固定，若是，则执行步骤(d)；若否，则执 行步骤(e)；

(d)在确保正确处理周跳的前提下传递上一个历元固定的模糊度到当前历元， 执行步骤(f)；

(e)采用Geometry-free和Geometry-based模型固定超宽巷最优组合观测值Φ (0，1，-1)、Φ(1，-6，5)的模糊度，执行步骤(f)；

(f)利用两个模糊度固定的超宽巷观测值反求电离层延迟并对任一宽巷观测 值改正，对电离层改正后的宽巷观测值平滑处理，得到高精度观测值；

(g)用高精度观测值进行定位。

所述的步骤(e)利用最优组合观测值Φ(0，1，-1)和窄巷组合观测值P(0， 1，1)构成Geometry-free和Ionosphere-free组合固定模糊度，可确保单历元正确 固定模糊度。