[发明专利]一种快速收敛的精密单点定位方法

摘要

本发明公开了一种快速收敛的精密单点定位方法，首先对全球导航卫星的观测数据进行预处理，再联合原始载波相位观测值的观测方程、码相位半合组合观测值的观测方程和几何无关组合观测值的观测方程构建改进的精密单点定位的观测方程，采用卡尔曼滤波对改进的精密单点定位的观测方程中的参数进行估计，得到接收机位置信息和对流层延迟、电离层延迟信息，实现GNSS快速单点精密定位。与现有技术相比：本发明一种快速收敛的精密单点定位方法能更好地降低观测噪声、轨道误差对滤波收敛速度与定位精度影响，并利用对流层延迟、电离层延迟历元间缓慢变化的特性作为约束条件，提高了精密单点定位解算的性能。

主权项

一种快速收敛的精密单点定位方法,其特征在于,包括如下步骤:(S1)、对全球导航卫星的观测数据进行预处理：采用M‑W组合法和电离层残差法对原始载波相位观测值中存在的周跳进行探测，并修复；对天线相位中心偏差、地球自转、相对论效应、天线相位缠绕误差源的影响进行修正；对精密卫星轨道和卫星钟差数据进行拉格朗日多项式内插，获取观测时刻的卫星轨道和卫星钟差；(S2)、顾及电离层延迟对不同频率观测值的影响关系，建立卫星的原始载波相位观测值和的观测方程，如公式(5)、公式(6)所示：${\mathrm{\Φ}}_1^s=\mathrm{\ρ}+c\·\mathrm{\δ}\stackrel{\‾}{t_r}-c\·\mathrm{\δ}{\stackrel{\‾}{t}}^s+M_d^s\·{\mathrm{\δ}}_{zpd}+M_w^s\·{\mathrm{\δ}}_{zpw}-I_1^s+{\mathrm{\λ}}_1\·{\stackrel{\‾}{N}}_1^s+{\mathrm{\ϵ}}_{{\mathrm{\Φ}}_1^s}---\left(5\right)$${\mathrm{\Φ}}_2^s=\mathrm{\ρ}+c\·\mathrm{\δ}\stackrel{\‾}{t_r}-c\·\mathrm{\δ}{\stackrel{\‾}{t}}^s+M_d^s\·{\mathrm{\δ}}_{zpd}+M_w^s\·{\mathrm{\δ}}_{zpw}-f_1^2/f_2^2\·I_1^s+{\mathrm{\λ}}_2\·{\stackrel{\‾}{N}}_2^s+{\mathrm{\ϵ}}_{{\mathrm{\Φ}}_2^s}---\left(6\right)$其中，s表示卫星，和表示载波相位观测值，ρ表示卫星与接收机之间的几何距离，c表示真空中光的速度，表示接收机钟差，表示卫星钟差，分别表示对流层干、湿迟延映射函数；δ_zhd、δ_zwd分别表示对流层天顶方向干延迟和湿延迟，为载波相位观测值中站星视线方向的电离层延迟，分别为原始载波相位观测值和的模糊度，f₁、f₂为载波相位的频率，λ₁、λ₂表示载波相位的波长，表示载波相位观测值的观测噪声；(S3)、根据原始码伪距观测值和原始载波相位观测值构建码相位半合组合观测值的观测方程，如公式(7)所示：$L_{P_2{\mathrm{\Φ}}_2}^s=(P_2^s+{\mathrm{\Φ}}_2^s)/2=\mathrm{\ρ}+c\·\mathrm{\δ}\stackrel{\‾}{t_r}-c\·\mathrm{\δ}{\stackrel{\‾}{t}}^s+M_d^s\·{\mathrm{\δ}}_{zpd}+M_w^s\·{\mathrm{\δ}}_{zpw}+{\mathrm{\λ}}_2\·{\stackrel{\‾}{N}}_2^s/2+{\mathrm{\ϵ}}_{L_{P_2{\mathrm{\Φ}}_2}^s}---\left(7\right)$(S4)、根据原始载波相位观测值和构建几何无关组合观测值的观测方程，如公式(8)所示：${\mathrm{\Φ}}_{GF}^s={\mathrm{\Φ}}_1^s-{\mathrm{\Φ}}_2^s=(f_1^2/f_2^2-1)\·I_1^s+{\mathrm{\λ}}_1\·{\stackrel{\‾}{N}}_1^s-{\mathrm{\λ}}_2\·{\stackrel{\‾}{N}}_2^s+{\mathrm{\ϵ}}_{{\mathrm{\Φ}}_{GF}^s}---\left(8\right)$(S5)、联合原始载波相位观测值和的观测方程、码相位半合组合观测值的观测方程和几何无关组合观测值的观测方程构建改进的精密单点定位的观测方程，如公式(9)所示，$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Φ}}_1^s=\mathrm{\ρ}+c\·\mathrm{\δ}{\stackrel{\‾}{t}}_r-c\·\mathrm{\δ}{\stackrel{\‾}{t}}^s+M_d^s\·{\mathrm{\δ}}_{zqd}+M_w^s\·{\mathrm{\δ}}_{zqw}-I_1^s+{\mathrm{\λ}}_1\·{\stackrel{\‾}{N}}_1^s+{\mathrm{\ϵ}}_{{\mathrm{\Φ}}_2^s}\\ {\mathrm{\Φ}}_2^s=\mathrm{\ρ}+c\·\mathrm{\δ}{\stackrel{\‾}{t}}_r-c\·\mathrm{\δ}{\stackrel{\‾}{t}}^s+M_d^s\·{\mathrm{\δ}}_{zqd}+M_w^s\·{\mathrm{\δ}}_{zqw}-f_1^2/f_2^2\·I_1^s+{\mathrm{\λ}}_2\·{\stackrel{\‾}{N}}_2^s+{\mathrm{\ϵ}}_{{\mathrm{\Φ}}_2^s}\\ L_{P_2{\mathrm{\Φ}}_2}^s=(P_2^s+{\mathrm{\Φ}}_2^s)/2=\mathrm{\ρ}+c\·\mathrm{\δ}{\stackrel{\‾}{t}}_r-c\·\mathrm{\δ}{\stackrel{\‾}{t}}^s+M_d^s\·{\mathrm{\δ}}_{zqd}+M_w^s\·{\mathrm{\δ}}_{zqw}+{\mathrm{\λ}}_2\·{\stackrel{\‾}{N}}_2^s/2+{\mathrm{\ϵ}}_{L_{P_2{\mathrm{\Φ}}_2}^s}\\ {\mathrm{\Φ}}_{GF}^s={\mathrm{\Φ}}_1^s-{\mathrm{\Φ}}_2^s=(f_1^2/f_2^2-1)\·I_1^s+{\mathrm{\λ}}_1\·{\stackrel{\‾}{N}}_1^s-{\mathrm{\λ}}_2\·{\stackrel{\‾}{N}}_2^s+{\mathrm{\ϵ}}_{{\mathrm{\Φ}}_{GF}^s}\end{array}\right.---\left(9\right)$(S6)、采用卡尔曼滤波对改进的精密单点定位的观测方程中的参数进行估计，得到接收机位置信息和对流层延迟、电离层延迟信息。