[发明专利]一种PPP快速定位收敛的方法

说明书

本发明提供了一种PPP快速定位收敛的方法，采用EKF平滑滤波处理，减小收敛过程中的随机抖动；采用PPP定位前30历元的定位数据，用均值聚类分类，获得到各个聚类的聚类中心，对聚类中心求平均，得到PPP收敛的起算点，再用Hatch算法对PPP定位结果进行收敛计算，本发明的提出的PPP快速定位收敛的方法，相比于以往依靠伪距单点定位或差分定位的做法，满足了单台接收机即可达到cm级定位精度的要求；本发明提出的PPP快速定位收敛的方法，相比于常规精密单点定位解算的做法，节省了90％时间，大大加强了PPP方法在外场标定中实时性和实用性，快速获得cm级定位精度。

技术领域

本发明属于卫星导航领域，涉及一种定位方法。

背景技术

卫星导航具有全天候、广覆盖和低成本等优点，已经成为导航体系中最主要的导航手段。在卫星导航定位中，主要有伪距单点定位和差分定位两种定位方式。伪距单点定位只要一台接收机即可实现定位，具有良好的实时性，单定位精度一般为几十米，可以很好地满足粗略位置定位需求，但精度要求满足不了测绘、检测、标定等实际需求。GPS精密单点定位技术(PPP)是近年来发展起来的一种全新的定位模式，采用IGS提供的精密星历和精密钟差，用户利用单台GPS双频接收机接收星历和观测数据，事后解算可以实现在数千平方公里乃至全球范围内的任意位置高精度定位。但由于PPP定位收敛缓慢，一般需要15分钟～30分钟，才能收敛到cm级精度，大大降低了在测绘、检测、标定的效率，严重制约了PPP技术在工程实践中的应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种PPP快速收敛的方法，采用EKF平滑滤波处理，减小收敛过程中的随机抖动；采用PPP定位前30历元的定位数据，用均值聚类分类，获得到各个聚类的聚类中心，对聚类中心求平均，得到PPP收敛的起算点。再用Hatch算法，对PPP定位结果进行收敛计算，大大缩短了PPP静态定位收敛时间，在2分钟内可以收敛到cm级定位精度，节省了90％时间，大大加强了PPP方法在外场标定中实时性和实用性，获得cm级定位精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

(1)实时获得IGS网站发布的精密星历和精密钟差，获得广播星历和观测数据

(2)采用GPS卫星星历和卫星钟差，以及双频载波相位观测值，采用非差模型进行高精度单点定位，

P(L_i)＝ρ+c(dt-dT)+d_orb+d_trop+d_ion/Li+d_mpath/P(Li)+ε(P(L_i))

其中，Φ(L_i)是波段Li上的载波相位观测值，i＝1,2；P(L_i)是L_i上的伪距观测值；ρ是卫星到接收机的几何距离，(X_s,Y_s,Z_s)是卫星发射时刻t的坐标，(x,y,z)是信号接收时刻T＝t+ρ/c的接收机坐标；c是光速；dt是卫星钟差；dT是接收机钟差；d_orb是卫星轨道误差；d_trop是对流层延迟；d_ion/Li为Li上的电离层延迟；λ_i是Li的波长；N_i是Li的整周模糊度；是接收机振荡器的初始相位；是卫星振荡器的初始相位；d_mpath/P(Li)是Li上的伪距测量值的多路径效应；d_mpath/φ(Li)是Li上的载波相位测量值的多路径效应(m)；ε(·)是测量噪声；

(3)使用IGS的精密星历和精密钟差，将对流层延迟d_trop表示成对流层延迟zpd与映射函数M的积；采用双频无电离层观测值组合来消除电离层的一阶影响，单点定位的数学模型