[发明专利]一种基于单频信噪比归一化的GPS/BDS多路径实时抑制方法

权利要求书

1.一种基于单频信噪比归一化的GPS/BDS多路径实时抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立理想环境下GPS/BDS伪距双差RTD和载波双差RTK单频数学模型并进行解算，利用标定的已知基线向量求解出各卫星残差，选取残差小于设定残差阈值的卫星，记录所选取卫星的高度角及信噪比；

所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤11，构建受多路径影响较小环境下GPS/BDS RTD和RTK单频数学模型：

式中，为DD算子；λ^s为GPS/BDS波长；为GPS/BDS双差载波相位观测值；为GPS/BDS双差伪距观测值；为双差后的GPS/BDS卫星与接收机的距离；为GPS/BDS双差电离层延迟；为GPS/BDS双差对流层延迟；为GPS/BDS双差整周模糊度；为GPS/BDS双差载波观测噪声；为GPS/BDS双差伪距观测噪声；

步骤12，标定的已知基线为短基线，通过式(1)和式(2)求解出GPS/BDS双差模糊度和接收机位置，GPS/BDS卫星的伪距残差矩阵V_P和载波相位残差矩阵V_Φ分别表示为：

V_P＝Ax-L_P (3)

V_Φ＝Ax+By-L_Φ (4)

式中，A和B为系数矩阵；x为标定的已知基线向量；y为整周DD模糊度；L_P为伪距的常数项；L_Φ为载波相位的常数项；

步骤13，根据各卫星的残差值，选取残差小于设定残差阈值的卫星，并记录所选取卫星的高度角和信噪比；

步骤2，根据不同类型的卫星分别建立不同的标定拟合函数；

所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤21，将除GEO卫星以外的各系统各卫星的信噪比进行归一化处理，归一化公式为：

式中，C/N0和C/N0_norm分别为归一化前和后的值，C/N0_max和C/N0_min为每颗卫星信噪比的最大值和最小值；

步骤22，分别将GPS和BDS的IGSOMEO卫星以1°高度角为间隔，将高度角间隔内的该类型所有卫星的归一化信噪比求取平均值和标准差后，再和高度角拟合成标定拟合函数如下：

C/N0_nom(θ)＝a₁θ³+a₂θ²+a₃θ+a₄ (6)

式中，a₁,a₂,a₃,a₄,b₁,b₂,b₃,b₄为拟合系数；C/N0_nom(θ)为归一化信噪比平均值的拟合值；为归一化信噪比标准差的拟合值；θ为卫星高度角；

步骤23，对GEO卫星，进行特殊标定：首先将每颗卫星以1°高度角为间隔统计信噪比的平均值和标准差，再将各高度角的信噪比平均值和标准差求平均值；

步骤3，在基于高度角的随机模型基础上，结合信噪比建立基于单频信噪比归一化的精化随机模型，以确定卫星权重；

所述步骤3具体为：

对于GPS、BDS的IGSOMEO卫星以及GEO卫星，精化随机模型如下：

式中，d为放大因子；为先验精度；θ为卫星高度角；a,b为经验系数；

对于GPS、BDS的IGSOMEO卫星：

式中，为检测阈值；θ为卫星高度角；C/N0^s为每颗卫星的信噪比观测值；为每颗卫星的信噪比归一化后的值；为每颗卫星的归一化信噪比平均值的标定拟合值；为每颗卫星信噪比观测值的最大值；为每颗卫星信噪比观测值的最小值；为每颗卫星的归一化信噪比标准差的标定拟合值；

对于GEO卫星：

式中，C/N0^s为每颗卫星的信噪比观测值；为GEO每颗卫星的信噪比的标定值；

步骤4，建立城市环境下伪距双差RTD单频数学模型，并对卫星残差进行一致性检验。

2.根据权利要求1所述一种基于单频信噪比归一化的GPS/BDS多路径实时抑制方法，其特征在于：所述步骤4具体包括以下步骤：

步骤41，受多路径影响较大环境下伪距双差RTD单频数学模型如下：

式中为GPS/BDS双差多路径延迟；

步骤42，对于短基线，伪距双差观测方程表示为：

y_p＝Ax_p+e (12)

y_p为包含伪距与卫地距的测量向量；x_p为包含未知解的状态向量；A为描述x_p与y_p之间的线性关系的测量矩阵；e为测量噪声向量；

根据最小二乘法对式(12)进行求解：

x_p＝(A^TA)^-1A^Ty_p (13)

因此残差向量表示为：

V_p＝y_p-Ax_p＝y_p-A(A^TA)^-1A^Ty_p＝(I-A(A^TA)^-1A^T)y_p (14)

其残差平方和为

根据残差平方和构造一致性检验量：

式中，n为双差方程数；m为未知解的个数；

利用卡方检验选取置信度和自由度设置检验阈值为：

式中，T_chi为卡方分布临界值；

当S_test≤T时，通过一致性检验，否则未通过。