[发明专利]一种基于高程约束的海上精密定位方法

说明书

本发明公开了一种基于高程约束的海上精密定位方法，以根据验潮站观测的水位数据求得的瞬时海面大地高数据为基础，通过计算GNSS接收机天线相位中心距瞬时海面的距离，生成GNSS天线相位中心的先验大地高数据，并用先验大地高数据进行约束解算，达到改善海上高程方向定位精度的目的。本发明方法与常规GNSS定位算法比较，添加了高程约束条件，不仅能够有效提高高程方向的解算精度，而且能够明显缩短高程方向的收敛时间。

技术领域

本发明涉及海上测量技术，特别涉及一种基于高程约束的海上精密定位方法。

背景技术

海上定位是海上测量作业的基础。目前海上定位主要依赖GNSS(GlobalNavigation Satellite System)进行，存在的主要难题是高程方向的定位精度明显低于平面方向的定位精度。此外，为了开展海洋研究，沿岸布设的验潮站可以提供第一手的水位观测资料，为本方法的实现奠定了数据基础。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于高程约束的海上精密定位方法。在常规GNSS定位解算过程中，添加通过GNSS之外的技术手段获得的具有一定精度的GNSS天线相位中心先验大地高数据(H_G)作为约束条件，以期提高海上高程方向的定位精度。

本发明所采用的技术方案是：一种基于高程约束的海上精密定位方法，包括以下步骤：

步骤一，测量区域瞬时水位观测数据h_位的获取：采用水位计获取测量区域瞬时水位观测数据，水位计所记录的瞬时海面距离水位计零点的距离为测量区域瞬时水位观测数据h_位；

步骤二，瞬时海面大地高数据H_瞬获取：将步骤一得到的测量区域瞬时水位观测数据h_位加上水位计零点基于参考椭球的大地高H_零得到瞬时海面相对于参考椭球的大地高数据H_瞬；

步骤三，GNSS天线相位中心先验大地高数据H_G获取：根据船舶实时动态吃水情况，确定GNSS天线相位中心相对于瞬时海面的距离h_杆，然后加上步骤二得到的瞬时海面大地高数据H_瞬得到GNSS天线相位中心先验大地高数据H_G；

步骤四，基于高程约束的海上精密定位解算：将步骤三得到的GNSS天线相位中心大地高数据H_G作为具有误差的观测数据加入常规GNSS的解算过程，实现基于高程约束的海上精密定位解算。

进一步地，步骤一中，所述水位计采用由天津市海华技术开发中心研发并由中国国家海洋技术中心监制的SCA11-3型压力式水位计，所述SCA11-3型压力式水位计的零点基于参考椭球面的大地高H_零已精确测定。

进一步地，步骤三中，所述GNSS天线相位中心先验大地高数据H_G的获取，是只考虑水位观测误差而排除其他所有观测误差的数据，是与GNSS天线观测得到的大地高数据H_观互相独立的数据。

进一步地，步骤四中，在加入高程约束后的GNSS的解算过程中，在读取数据时，需读取高程约束数据；在计算残差的过程中，除了计算载波相位观测值和伪距观测残差之外，还要根据当前历元读取的GNSS天线相位中心先验大地高数据H_G和上一历元解算的高程值求解高程观测残差。

其中，所述高程约束数据即为GNSS天线相位中心先验大地高数据H_G，所述高程约束数据作为观测值参与解算。

进一步地，步骤四中，所述的GNSS天线相位中心大地高数据H_G加入常规GNSS的解算过程，如下：

参考椭球上的点位坐标(X，Y，Z)满足：