[发明专利]一种GNSS参考站载波相位整周模糊度解算方法

权利要求书

1.一种GNSS参考站载波相位整周模糊度解算方法，其特征在于，具体流程如下：

步骤1、参考站GNSS接收机接收GNSS卫星播发的非差载波相位观测值数据和非差伪距观测值数据；

步骤2、利用GNSS卫星的第一个频率非差伪距观测值和第二个频率非差伪距观测值，计算GNSS卫星非差伪距观测值和非差载波相位观测值所受的电离层延迟误差；

步骤3、利用GNSS卫星的第一个频率非差伪距观测值和第二个频率非差伪距观测值，计算GNSS卫星非差伪距观测值和非差载波相位观测值所受的卫星钟差、卫星轨道误差、对流层延迟误差、GNSS接收机钟差；

步骤4、利用第一频率非差载波相位观测值和第二频率非差载波相位观测值，和步骤2、步骤3中计算出的非差伪距观测值和非差载波相位观测值所受的卫星钟差、卫星轨道误差、电离层延迟误差、对流层延迟误差、GNSS接收机钟差，然后计算第一频率非差载波相位观测值和第二频率非差载波相位观测值的非差组合整周模糊度值；

步骤5、任意选择一颗卫星作为基准卫星，根据多个参考站多颗GNSS卫星的第一频率非差载波相位观测值和第二频率非差载波相位观测值的非差组合整周模糊度数值，计算第一频率载波相位观测值和第二频率载波相位观测值的双差组合整周模糊度；

步骤6、利用第一频率载波相位观测值和第二频率载波相位观测值的双差组合整周模糊度，计算确定第一频率双差载波相位整周模糊度；

步骤7、输出最终获得的第一频率双差载波相位整周模糊度和第二频率双差载波相位整周模糊度，利用参考站双差载波相位整周模糊度计算GNSS参考站的双差观测误差；

所述步骤1中，参考站GNSS接收机接收GNSS卫星播发的非差载波相位观测值数据和非差伪距观测值数据；

参考站GNSS接收机接收的GNSS卫星的非差伪距观测方程为：

参考站GNSS接收机接收的GNSS卫星的非差载波相位观测方程为：

其中，P为GNSS卫星的非差伪距观测值；Φ为GNSS卫星的非差载波相位观测值；λ为GNSS卫星载波相位的波长；ρ^S由参考站坐标与GNSS广播星历提供的卫星坐标计算得到；N为非差载波相位观测值的整周模糊度；c为光速；t为测站接收机钟差，t^S为GNSS卫星钟差，单位为秒；O^S表示GNSS卫星的轨道误差，T^S表示参考站GNSS卫星非差观测值所受的对流层延迟误差；I^S表示参考站GNSS卫星非差观测值所受的电离层延迟误差；ε为伪距观测值的观测噪声；上标S表示GNSS卫星，下标i表示GNSS卫星的频率；

所述步骤2中，利用GNSS卫星的第一个频率非差伪距观测值和第二个频率非差伪距观测值，计算GNSS卫星非差伪距观测值和非差载波相位观测值所受的电离层延迟误差；具体步骤如下：

利用GNSS卫星的第一个频率非差伪距观测值和第二个频率非差伪距观测值，计算该GNSS卫星非差观测值所受的电离层延迟误差；

根据公式(1)，可得到GNSS卫星第一频率的非差伪距观测方程为：

GNSS卫星第二频率的非差伪距观测方程为：

将GNSS卫星第一频率非差伪距观测方程和第二频率非差伪距观测方程相减，得到：

因为所以有：

则得到第一频率非差观测值所受的电离层延迟误差为：

公式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)中的符号含义与公式(1)、(2)中的符号含义相同；

所述步骤3中，利用GNSS卫星的第一个频率非差伪距观测值和第二个频率非差伪距观测值，计算GNSS卫星非差伪距观测值和非差载波相位观测值所受的卫星钟差、卫星轨道误差、对流层延迟误差、GNSS接收机钟差；具体步骤如下：

根据GNSS卫星第一频率的非差伪距观测方程，可得卫星钟差、卫星轨道误差、对流层延迟误差、GNSS接收机钟差(c·(t-t^S)+O^S+T^S)为：

将公式(7)代入公式(8)，得卫星钟差、卫星轨道误差、对流层延迟误差、GNSS接收机钟差(c·(t-t^S)+O^S+T^S)为：

公式(8)、(9)中的符号含义与公式(1)、(2)中的符号含义相同；

所述步骤4中，利用第一频率非差载波相位观测值和第二频率非差载波相位观测值，和步骤2、步骤3中计算出的非差伪距观测值和非差载波相位观测值所受的卫星钟差、卫星轨道误差、电离层延迟误差、对流层延迟误差、GNSS接收机钟差，然后计算第一频率非差载波相位观测值和第二频率非差载波相位观测值的非差组合整周模糊度值；具体步骤为：

GNSS卫星第一频率非差载波相位观测方程和第二频率非差载波相位观测方程为：

由公式(10)、(11)可得：

将公式(9)代入公式(12)和公式(13)，并由公式(12)、(13)相减可得：

公式(14)中为GNSS卫星第一频率载波相位观测值和第二频率载波相位观测值的非差组合整周模糊度值；

所述步骤5中，任意选择一颗卫星作为基准卫星，根据多个参考站多颗GNSS卫星的第一频率非差载波相位观测值和第二频率非差载波相位观测值的非差组合整周模糊度数值，计算第一频率载波相位观测值和第二频率载波相位观测值的双差组合整周模糊度；具体流程如下：

公式(14)主要受GNSS卫星第一频率非差伪距观测值和第二频率非差伪距观测值的观测噪声影响，通过多历元求平均值降低观测噪声的影响：

其中，为GNSS卫星的第一频率非差载波相位观测值和第二频率非差载波相位观测值的非差组合模糊度的平均值，n为历元个数，即个历元的组合模糊度数值取平均值，表示多个历元的非差组合模糊度数值求和，从第一个历元到第n个历元进行非差组合模糊度数值求和，相应的计算方差为

公式(15)是一个参考站上一颗GNSS卫星的第一频率非差载波相位观测值和第二频率非差载波相位观测值的非差组合模糊度数值，对于多个参考站，选择任意两个参考站进行参考站间同颗GNSS卫星非差组合模糊度数值进行转换，即：

公式(16)中各符号的含义与公式(15)相同，下标Re1、Re2表示不同的两个参考站，Tr为非差模糊度的转换矩阵，相应的方差为：

如果两个参考站同时观测了多颗GNSS卫星，有多个参考站间差分的GNSS卫星组合模糊度，在两颗不同的卫星间进行差分组合，得到两个参考站两颗GNSS卫星的第一频率非差载波相位观测值和第二频率非差载波相位观测值的双差组合模糊度即：

公式(17)中各符号的含义与公式(15)相同，TrS为模糊度到双差模糊度的转换矩阵，

S+1表示GNSS基准卫星，即使用了另一颗GNSS卫星的第一频率非差载波相位观测值和第二频率非差载波相位观测值的非差组合模糊度平均值，相应的方差为当方差小于限值时，对公式(17)的双差组合模糊度数值取整可得到双差组合整周模糊度

所述步骤6中，利用第一频率载波相位观测值和第二频率载波相位观测值的双差组合整周模糊度，计算确定第一频率双差载波相位整周模糊度；具体步骤如下：

由GNSS接收机接收的GNSS卫星非差载波相位观测方程公式(2)可得

其中，各符号与公式(2)相同，λ_Z为组合整周模糊度的波长，I_Z为组合模糊度所受的电离层延迟误差，上标S,S+1表示两颗GNSS卫星间的组合，下标Re1Re2表示两个参考站间的组合；为第一频率载波相位观测值与第二频率载波相位观测值的双差组合整周模糊度，为第一频率载波相位观测值与第二频率载波相位观测值的双差组合观测值；

由于双差组合后的卫星轨道误差和对流层延迟误差的残余较小，忽略其影响；

其中，则有：

GNSS卫星第一频率载波相位与第二频率载波相位的双差整周模糊度为与第一频率载波相位双差整周模糊度、第二频率载波相位双差整周模糊度之间的线性关系为：

即可得：

将上式带入公式(23)：

对式(26)取整即可获得第一频率双差载波相位整周模糊度第二频率双差载波相位整周模糊度可由公式(25)获得。