[发明专利]一种BDS与GPS系统间混合双差模糊度固定方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星定位系统和定位测量技术领域，具体涉及一种BDS与GPS系统间混合双差模糊度固定方法。

背景技术

北斗卫星导航系统(Bei Dou Navigation satellite system，BDS)与GPS系统组合定位可以提高定位的精度、可靠性以及可用性。由于可观测卫星个数的增加，将BDS和GPS的信号组合能够有效缩短初始化时间，延长基线解算长度。

在BDS/GPS组合相对定位过程中，建立的数学模型通常需要在每一个系统内选择1颗参考卫星，模糊度固定分别在各自系统内部进行，可将这种解算方法称为标准双差，目前这种方法被广泛使用。另一方面，如果在组建双差观测方程过程中BDS和GPS只选择1颗参考卫星，可将这种解算方法称为混合双差。由于混合双差解算方法只选择一颗参考卫星，在已有先验系统偏差(Inter-system Biases，ISB)校正参数条件下可以增加多余观测量个数，因此也可以增强平差模型。特别在一些十分恶劣的观测环境下，BDS和GPS都只能跟踪到较少的几颗卫星，采用标准双差方法很难甚至不能实现整周模糊度固定。采用混合双差方法可以组建系统间双差观测方程，实现系统间任意双差模糊度固定。然而，当引入混合双差解算方法后，也会产生一些新的问题。对于BDS/GPS组合定位来说，除了要考虑BDS与GPS之间的时间系统偏差和坐标系统偏差之外，还要考虑ISB以及不同波长对混合模糊度固定的影响。楼益栋等国内学者通过把两个不同系统的单差模糊度之差转换成为一个具有整数特性的双差模糊度以及一个与参考卫星单差模糊度有关的部分来解决由于波长不一致所带来的问题(楼益栋，龚晓鹏，辜声峰，郑福.GPS/BDS混合双差分RTK定位方法及结果分析：大地测量与地球动力学，2016，36(01)：1-6)。但是，该方法需要参考卫星单差模糊度满足一定精度要求(如果选用GPS卫星作为参考卫星，对于B1/L1和B2/L2，参考卫星的单差模糊度的计算精度应该分别低于11周和6周)，对于短基线来说，根据多历元的P码和载波相位数据就可以计算出能够满足精度要求的参考卫星单差模糊度；但对于中长基线或长基线，很难采用有效的方法计算出满足精度要求的参考卫星单差模糊度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种BDS与GPS系统间混合双差模糊度固定方法，该方法可以消除参考卫星单差模糊度精度对解算基线长度的限制，同时能够顾及ISB的稳定性，实现BDS/GPS系统间混合双差模糊度快速固定。

本发明公开的一种BDS与GPS系统间混合双差模糊度固定方法，包括以下步骤：

步骤1：获取基准站和移动站的BDS/GPS接收机观测数据，包括BDS伪距和载波观测数据、GPS伪距和载波观测数据，并逐历元进行读取；

步骤2：估计ISB校正参数值；计算基准站和流动站概略坐标，选择基准站和流动站的共视卫星，然后构建基准站和移动站的非差观测方程，对位置、对流层、电离层、ISB以及模糊度参数进行初始化或更新，构建双差观测方程，通过将双差模糊度参数以单差模糊度参数之差的形式进行表达，解算出各单差模糊度，再将以周为单位的单差模糊度投影为双差模糊度，以此消除不同波长影响，然后进行参数解算和混合模糊度固定，如果连续m个历元的RATIO值均大于给定阈值，其中，m≥10，并且求取的d个ISB参数的标准差小于设定的某一阈值，认为估计的ISB参数已经收敛且稳定，并将其作为后继计算的校正参数，否则读取下一历元观测数据，对位置、对流层、电离层、ISB以及模糊度参数进行更新，求取ISB校正参数估值，直到ISB参数估值收敛并稳定；

步骤3：使用ISB校正参数对GPS/BDS系统偏差参数进行消除，采用LAMBDA方法对双差模糊度进行固定，获得BDS与GPS系统间混合双差模糊度固定解。

所述步骤2的具体步骤如下：

步骤2.1：采用伪距单点定位方式计算基准站和移动站的概率坐标；

步骤2.2：根据基准站和流动站观测数据选择共视卫星；

步骤2.3：构建基准站和移动站的非差观测方程：

其中，P和分别为伪距和载波相位观测值，λ为波长，i和a分别为卫星和接收机的编号，ρ为卫星与接收机之间的几何距离，c为光速，dtⁱ和dt_a分别为卫星和接收机钟差，I和T分别为电离层和对流层延迟，δ和γ分别为伪距和载波的ISB，B为非差模糊度，n为载波的频段编号，ξ和ε分别为伪距和载波观测值的测量噪声；