[发明专利]一种基于Helmet后验定权法的GPS\BDS紧组合精密单点定位方法

说明书

本发明公开了一种基于Helmet后验定权法的GPS\BDS双系统紧组合精密单点定位方法，涉及GNSS高精度实时精密定位领域，所述方法包括以下步骤：步骤1、使用伪距观测量和载波相位观测值的组合建立PPP的函数模型；步骤2、使用基于Helmet的后验定权方法建立随机模型；步骤3、统一双系统的时空基准；步骤4、处理误差；步骤5、使用迭代最小二乘法进行定位求解。本发明有效消除北斗卫星轨道误差较大以及GEO卫星频繁的轨道机动导致的PPP模糊度固定难题，使得多系统能够实现深度融合的模糊度固定解算，成功解决多系统融合定位时参数估计值方差过大的问题，并在保证固定正确率的前提下，有限提高PPP模糊度固定率。

技术领域

本发明涉及GNSS高精度实时精密定位领域，尤其涉及一种基于Helmet后验定权法的GPS\BDS双系统紧组合精密单点定位方法。

背景技术

随着我国北斗二代导航系统在全球范围正式提供导航服务，美国GPS和俄罗斯GLONASS系统的现代化，以及欧洲Galileo系统的建设，全球卫星导航系统已进入多GNSS时代。多系统融合解算能够显著增加可用卫星和观测信号的数量改善星座的几何结构并降低精度衰减因子，提供更多的冗余信息并增强定位系统的可靠性等。多系统数据融合处理，是国际GNSS研究和应用领域的发展趋势，也是当前的研究热点。

目前，在GNSS高精度实时精密定位领域，主要有网络RTK和精密单点定位(PPP)两种定位模式。网络RTK技术比较成熟，但需要间距不超过80公里的密集参考站，难以实现实时定位服务在广域范围的覆盖。而PPP技术只需要广域稀疏分布的基准站，即可实现实时分米甚至厘米级的定位，能有效弥补网络RTK的不足。同时，PPP技术在全球一套轨道钟差产品的基础上，也能够灵活的融合各个区域参考站的增强信息进行精密定位，可以充分利用现有的参考站网。

然而传统的PPP技术是基于模糊度浮点解，定位收敛时间较长，定位精度及可靠性不及网络RTK，这极大限制了PPP的发展和应用，特别是在实施高精度定位领域的应用。为此近年来学者又提出了PPP模糊度固定技术，但目前的研究局限于单GPS系统，PPP模糊度固定依然存在固定时间较长、固定可靠性不高的问题。还需要深入开展多系统PPP模糊度固定的理论和方法的研究，建立多系统PPP模糊度固定解算模型，并实现PPP模糊度的快速固定。这对于推广PPP技术在测绘、遥感、地理信息及其他领域的应用具有重要作用。

随着多系统的建设发展，组合多系统是提高PPP模糊度固定性能的一个重要研究方向。目前Galileo尚处于建设中，可用卫星较少，公开文献的研究基本集中于GPS+GLONASS以及GPS+BDS的组合。Qu等基于陆态网络的24个多模跟踪站进行了BDS系统PPP模糊度固定，结果表明加入BDS后可以缩短单GPS系统PPP模糊度固定时间并提高定位精度。但是他们仅固定了MEO和IGSO卫星模糊度，未能实现GEO卫星FCB估计以及模糊度固定，然而由于卫星轨道误差较大，窄巷模糊度的固定时间较长。为了消除北斗轨道误差较大的影响，Liu等用一个小范围观测网实现了北斗MEO、IGSO和GEO卫星的FCB估计以及PPP模糊度固定。结果表明，单GPS在10分钟内的固定率只有17.6％，而加入BDS后提高到了57.7％。Liu提出了一种同时估计卫星切向、法向轨道误差的窄巷FCB方法，实现了中国范围内三类北斗卫星的高精度FCB估计以及PPP模糊度固定，并且得到了与采用小网的实验相当的结果。

发明内容

本发明的目的旨在研究利用多模GNSS数据(BDS/GPS/GLONASS)进行PPP模糊度固定的理论和方法，研究特定系统伪距误差建模方法，实现宽巷模糊度固定。重点是解决北斗系统较大的卫星轨道误差对PPP宽巷模糊度固定的影响。研究多系统紧组合的PPP模糊度固定方法，以及稳健可靠的PPP模糊度固定检验方法，争取克服目前基于单GPS系统PPP模糊度固定时间较长、固定可靠性不高的问题，为PPP的工程化应用提供新的思路。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于Helmet后验定权法的GPS\BDS紧组合精密单点定位方法，所述方法包括以下步骤：