[发明专利]北斗短基线单频单历元解算的定位方法

说明书

本发明公开了一种北斗短基线单频单历元解算的定位方法，包括：(1)北斗单频伪距单点定位；(2)数据预处理；(3)基于先验历史数据和考虑信噪比、卫星高度角对观测值影响构建卡尔曼滤波精密n维动态模型；(4)模型初始化；(5)进行北斗单频部分模糊度估计，得到各个分级模糊度的固定值；(6)结合单频模糊度固定值和更新值进行周跳逐历元探测；(7)基于固定模糊度进行基线向量计算和坐标协方差矩阵更新，模糊度固定后，回代载波相位观测方程，得到基线向量。该方法能自动实时消除对流层误差和多路径误差的影响，实现了北斗单频模糊度的准确固定，在保证监测实时性和精度的同时，极大降低了监测成本，有利于北斗定位技术推广应用。

技术领域

本发明涉及工程测量的北斗变形监测领域，特别涉及一种北斗短基线单频单历元解算的定位方法。

背景技术

目前北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，简称北斗)，可为全球提供导航、授时和短报文信息服务，北斗定位技术在变形监测领域的应用日益成为研究热点之一。成本是北斗变形监测需要解决的关键问题，北斗变形监测通常采用多频多模测地型接收机，成本过高严重限制了北斗在变形监测领域的推广应用，对于工程设施局部变形监测，基准站和监测站的基线长度一般较短(≤10km)。因此，研究一种基于低成本接收机的北斗短基线单频单历元高精度相对定位算法具有重要的现实意义。

国内外很多学者对北斗定位算法进行了大量研究。Odolinski R，Teunissen P JG和Odijk D(First combined COMPASS/BeiDou-2and GPS positioning results inAustralia.Part I:single-receiver and relative code-only positioning[J].Journal of Spatial Science,2014,59(1):3-24.)初次在澳大利亚地区探讨了北斗和GPS组合定位性能，结果进一步显示了组合定位模糊度解算成功率及定位可靠性远高于单卫星系统(北斗或GPS)；胡志刚(北斗卫星导航系统性能评估理论与试验验证[D].武汉:武汉大学,2013)通过分析北斗系统实测数据，对比分析相同环境下北斗和GPS短基线相对定位和精密单点定位结果，发现北斗短基线相对定位精度可达到mm级，精密单点PPP可达到cm级精度，定位性能基本与GPS接近；高星伟等(基于时空系统统一的北斗与GPS融合定位[J].测绘学报,2012,41(5):743-748,755)研究了北斗和GPS的时间系统/坐标系统的统一，实现了北斗和GPS载波相位的数据融合和高精度联合定位，最后通过实测数据和处理结果证明了北斗已初步具备三维高精度定位能力；Teunissen P J G等(Instantaneous BeiDou+GPSRTK positioning with high cut-off elevation angles[J].Journal of Geodesy,2014,88(4):335-350)提出了单历元GPS/北斗单频和双频RTK(Real Time Kinematic)组合定位模型，验证了卫星高度截止角40°情况下，GPS/北斗双频组合模型仍能实现高精度定位。

然而上述研究都是针对多频多模接收机的北斗、北斗与GPS的组合定位，而对于北斗单频接收机的高精度定位研究，特别是北斗短基线单频单历元解算的静态定位方法研究较少。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，构建北斗单频精密函数和随机加权模型，提供一种北斗单频单历元卡尔曼滤波解算的定位方法，该方法能够实现北斗单频单历元静态高精度解算、提高北斗单频模糊度固定成功率、定位精度和可靠性，准确探测位移发生时段，适用于具有蠕变特征的工程结构体。

为此，本发明的技术方案如下：

一种北斗短基线单频单历元解算的定位方法，包括以下步骤：

(1)北斗单频伪距单点定位：