[发明专利]实测气象参数修正对流层经验模型的RTK算法及应用

说明书

本发明公开了一种实测气象参数修正对流层经验模型的RTK算法。它包括如下步骤，步骤一：将基准站的观测值及其实测气象元素实时存储；步骤二：选择全球对流层经验模型，计算天顶对流层延迟；步骤三：建立高程、基于全球经验模型ZTD、基于实测气象元素ZTD之间关系；步骤四：利用修正模型修正基准站和流动站全球经验模型ZTD，将两者求差的得到基准站观测值改正量；步骤五：利用基准站观测值改正量改正基准站观测值，将经过改正后的基准观测值播发给流动站，流动站进行双差RTK解算出自身的三维坐标。本发明具有提高RTK服务定位精度和可靠性的优点。本发明还公开了适用于特殊环境的连续运行基准站服务系统。

技术领域

本发明涉及全球定位导航系统相对定位技术领域，更具体地说它是实测气象参数修正对流层经验模型的RTK算法及应用。更具体地说它是基于实测气象参数修正对流层经验模型的RTK算法。本发明还公开了实测气象参数修正对流层经验模型的RTK算法的应用，即适用于特殊环境的连续运行基准站服务系统，其中的特殊环境是指短基线大高差情况。

背景技术

得益于全球定位导航系统的快速发展，RTK(Real-time kinematic,实时动态)载波相位差分技术的出现大大提高了室外定位的精度，从以前的伪距单点定位(10m精度)发展到以RTK为代表的相对定位技术(静态mm级，动态cm级精度)，RTK技术一经面世，便推动测量领域发生了革命性的变化，极大提高了测量的作业效率和作业精度。

目前相对定位技术仍然是测量领域的常用手段之一，该技术的代表手段RTK技术全称是实时动态载波相位差分技术，其基本原理是将位于基准站上的GNSS接收机观测的卫星数据，通过通讯手段实时发送出去，移动站接收到来自基准站的观测数据后，对自身观测到的数据和基准站数据进行实时处理，随后输出自身三维坐标。定位过程的误差来源包括与卫星有关的误差，与接收机有关的误差，与传播途径的误差，RTK技术特点是采用双差观测方程，消除卫星钟差、接收机钟差，削弱电离层、对流层使其残差可以忽略不计，同时解算数学模型简单，待估参数少，估算出整周模糊度，加快数据解算速度，提高定位精度。RTK定位技术的实现核心在于如何快速固定整周模糊度，而误差项的有效处理与否十分影响模糊度的固定，因此会影响整体定位精度和可靠性。

常规RTK技术也有其局限性，短基线情况下，大气延迟误差空间相关性较强，因此可以采用双差观测方程的方法来削弱大气延迟误差至忽略不计的程度，但是在中长基线，大气延迟误差的空间相关性随着距离的加长而逐渐减弱，因而常规RTK技术一般应用于短基线(10km)以内，这种局限大大限制了其应用，因此出现了网络RTK技术，可以将RTK基线拓展到50km，进一步增长基线距离，大气延迟误差将会难以精确获取。目前中长基线情况下，针对对流层延迟误差的消除方法主要是先用经验模型进行改正，随后将剩余对流层延迟残差作为参数进行随机游走过程实时估计，一般这种情况可以很好的估计出中长距离的双差对流层残余误差，提高模糊度固定成功率以及定位精度。

然而目前针对短基线超大高差情况下的RTK定位，国内虽然有不少学者研究过大高差对双差RTK解算的影响分析，提出大高差会对双差RTK解算高程方向带来厘米级偏差，严重影响定位精度和可靠性，综上所述，RTK定位技术在大高差情况下，目前仅限于分析大高差对双差RTK解算的分析，并没有一种理论和方法来修正该影响并提供可靠的高精度定位服务。

现有公开号为CN105182366A，专利名称为《一种基于实测气象参数的对流层天顶延迟改正方法》，其利用神经网络方法训练对流层延迟模型，需要大量数据进行训练分析，且未提出适用环境。

现有公开号为CN105717530A，专利名称为《一种在网络RTK中应用流动基准站来增强定位效果的方法》，该方法适用于网络RTK，而非常规RTK。

现有的RTK技术在短基线大高差情况下，定位精度和可靠性大幅降低，其核心原因在于在该情况下，双差观测方程中对流层延迟残差过大，无法忽略。

因此，现亟需开发一种可以改正在短基线大高差情况下对流层延迟误差的RTK算法。