[发明专利]一种基于GNSS的单历元三频模糊度解算方法

说明书

技术领域

本发明提供一种基于GNSS的单历元三频模糊度解算方法，它涉及一种对静止或者运动载体利用GNSS进行相对导航和姿态确定的单历元的三频模糊度解算方法，属于导航技术领域。

背景技术

现代化后的全球定位系统(GPS，Global Positioning System),格洛纳斯(GLONASS，GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM)以及正在建设的伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system),北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System)等卫星导航系统都将播发三个以上频率的卫星导航信号，将给GNSS精密导航应用带来极大优势。相对于单频信号而言，多频体制提供了冗余的测量，利用不同频率的载波相位测量数据，组合形成满足不同需求的最优组合观测值，不仅有利于削弱电离层、对流层误差、偶然误差以及减弱局部环境因素的影响，缩短模糊度初始化的时间，使得模糊度快速准确的得到固定，而且能够有效增强抗干涉、抗干扰能力，并增强系统的可靠性。若各导航系统最终实现了兼容互操作，将会得到更多的频谱信号，更利于削弱多路径影响、抵制干扰信号，从而最大限度地发挥卫星导航系统的效能。总之，多频技术的发展应用利于进一步削弱各种观测误差影响，提高导航定位的精度，缩短模糊度固能，够提高导航定位的精度和可靠性。

模糊度解算是GNSS实现高精度相对导航的核心，由于各GNSS基础载波波长最大也仅为25cm左右，直接确定基础载波模糊度往往很困难，或者搜索效率很低，尤其对于中长基线单频数据基本上无法实现模糊度固定。为了提高模糊度固定的效率，在早期对GPS双频观测数据处理的研究中，人们就开始研究利用观测量的线性组合来提高模糊度搜索效率以及周跳探测和修复的精度。不同类型观测组合最常见的组合是MW(Melboune-Wubbena)组合，该组合常被用在周跳探测和中长基线的模糊度解算。对于三频GNSS系统，可利用不同频率的载波相位测量数据，组合形成满足不同需求的最优组合观测值，以消除和抑制各项误差。根据模糊度解算过程中是否利用卫星间的几何约束条件可以将模糊度解算方法分为几何模式模糊度解算(GBAR,Geometry Based Ambiguity Resolution)和无几何模式模糊度解算(GFAR,Geometry Free Ambiguity Resolution)。目前，三频模糊度解算方法主要包括：无几何模式三频模糊度求解方法(Three-Carrier Ambiguity Resolution,TCAR)和CIR(Cascading Integer Resolution,CIR)方法；GBAR-LAMBDA(最小二乘模糊度去相关调整,Least squares AMBiguity Decorrelation Adjustment)；TCAR和CIR方法本质是一样的思想都是针对GPS和Galileo未来的三频信号提出的方法，通过逐步精化站星距离实现模糊度固定。在短基线条件下，可以采用最优线性组合观测值，简化数据模型的同时可获得高精度定位结果，在长基线条件下，电离层无法得到完全消除，对于超宽巷和宽巷模糊度很容易实现快速固定，但对于波长比较小的窄巷来说，各种误差的影响很难实现窄巷模糊度的固定。LAMBDA方法是基于几何模糊度固定方法，其性能与CIR和TCAR方法相当，但计算量比后两者大。对于窄巷模糊度固定也是存在同样的问题。

综合上述分析，三频模糊度的固定的关键所在是如何通过任意组合方式实现窄巷的模糊度的固定。本发明提出了一种基于GNSS的单历元三频模糊度解算方法，实现了窄巷模糊度的快速固定。

发明内容

(一)发明目的：本发明以GNSS单历元三频TCAR模糊度固定方法为基础，针对中长基线窄巷模糊度难以快速固定问题，提出了一种基于GNSS的单历元三频模糊度解算方法。该方法在已知两个模糊度改正后的超宽巷(宽巷)载波相位的线性组合情况下，再与窄巷组合的载波相位观测量进行线性组合从而得到新的窄巷观测方程，然后再将无几何和无电离层条件代入以获得高精度窄巷模糊度的浮点解，提高了窄巷模糊度固定的成功率和可靠性。在求得窄巷模糊度的浮点解后，还对不同的超宽巷(宽巷)、窄巷组合进行了方差计算，比较了不同组合情况下浮点解固定为整数解的可行性，并给出了基于北斗系统的推荐使用超宽巷(宽巷)、窄巷组合。

(二)技术方案

本发明一种基于GNSS的单历元三频模糊度解算方法，其步骤如下。

步骤一：准备工作