[发明专利]一种基于三维转一维的载波相位整周模糊度搜索的定位方法

权利要求书

1.一种基于三维转一维的载波相位整周模糊度搜索的定位方法，其特征在于，具体过程如下：

步骤1、在可视范围内，取高度角最大的一颗卫星为基准星k，在用户u、基准星k与非基准星i组成的平面中，坐标系选取Z′轴垂直于该平面，垂直于基准星k与非基准星i连线方向为X′轴，建立右手螺旋坐标系O′→X′Y′Z′；然后将卫星坐标和用户初始概略坐标从原始坐标系转换到坐标系O′→X′Y′Z′下；

步骤2、在坐标系O′→X′Y′Z′下，将双差线性化定位观测方程近似为：

其中，是双差载波相位观测值，λ是载波相位波长，δy′_u指用户位置在坐标系O′→X′Y′Z′下Y′轴坐标的误差改正数，是整周模糊度，是用户到基准星k和非基准星i的单位方向余弦矢量差在Y′轴的表示；表示利用卫星坐标和用户坐标计算的用户及基准站到卫星k和卫星i的双差距离，Noise表示误差；

步骤3、在坐标系O′→X′Y′Z′下基于用户Y′轴位置域或基于模糊度域进行整周模糊度一维空间搜索，根据步骤2得到的双差线性化定位观测方程进行对应整周模糊度和用户Y′轴位置的求解，并根据整周模糊度和用户Y′轴位置计算用户到卫星的双差距离，再获得所述双差距离的计算值与测量值的差值，其中最小差值对应的用户Y′轴位置即为最终结果；

步骤4、获得步骤3的最终结果在坐标系O′→X′Y′Z′中对应的用户三维位置，将该用户三维位置转换到步骤1所述的原始坐标系中，完成定位过程。

2.如权利要求1所述的一种基于三维转一维的载波相位整周模糊度搜索的定位方法，其特征在于，所述波长λ为GNSS载波波长，或者是其超宽巷和宽巷组合波长。

3.如权利要求1所述的一种基于三维转一维的载波相位整周模糊度搜索的定位方法，其特征在于，所述步骤3中基于用户Y′轴位置域进行整周模糊度一维空间搜索的具体方法为：

在坐标系O′→X′Y′Z′下，以整周模糊度初值▽ΔN₀为中心，确定整周模糊度搜索范围为：▽ΔN₀-dN到▽ΔN₀+dN，其中dN＝floor(dR/λ)，floor(·)表示取整，dR为用户初始定位误差；将整周模糊度搜索范围内的每个整周模糊度代入到步骤2的双差线性化定位观测方程(2.3)中，分别得到对应的误差改正数δy′_u，根据误差改正数δy′_u计算用户Y′轴位置。

4.如权利要求1所述的一种基于三维转一维的载波相位整周模糊度搜索的定位方法，其特征在于，所述步骤3中基于模糊度域进行整周模糊度一维空间搜索的具体方法为：

在坐标系O′→X′Y′Z′下，以用户初始点位为中心，以设定的搜索步长在一维空间y′_u0-dR到y′_u0+dR范围内对用户Y′轴位置进行分别取值，并代入到步骤2的双差观测方程公式(2.3)中，得到对应的整周模糊度▽ΔN；其中，y′_u0表示用户初始点位在Y′轴的坐标，dR为用户初始定位误差。

5.如权利要求1所述的一种基于三维转一维的载波相位整周模糊度搜索的定位方法，其特征在于，在所述步骤4中，选取多颗非基准星，先分别采用步骤1到步骤3的方法，获得各颗非基准星对应的用户Y′轴位置；然后再利用步骤4的方法将各个用户三维位置转换到步骤1所述的原始坐标系中，选取这些位置的集中区域，确定集中区域中各位置点的用户三维位置并求均值，则该均值即为定位结果。

6.如权利要求1所述的一种基于三维转一维的载波相位整周模糊度搜索的定位方法，其特征在于，在所述步骤4中，选取多颗非基准星，先分别采用步骤1到步骤3的方法，获得各颗非基准星对应的用户Y′轴位置；然后再利用步骤4的方法将各个用户三维位置转换到步骤1所述的原始的三维坐标系中；选取这些位置的集中区域，确定集中区域中各位置点的用户三维位置及其对应整周模糊度值；

利用集中区域内各位置点对应的整周模糊度值，再结合载波相位测量值，根据载波相位双差观测方程公式，利用传统最小二乘进行定位计算。

7.如权利要求5或6所述的一种基于三维转一维的载波相位整周模糊度搜索的定位方法，其特征在于，所述集中区域内两点之间距离小于2倍的载波波长。

8.如权利要求1所述的一种基于三维转一维的载波相位整周模糊度搜索的定位方法，其特征在于，所述设定的搜索步长为0.1λ。