[发明专利]一种GLONASS系统接收机间相位频间偏差标定方法

摘要

本发明提出了一种GLONASS系统接收机间相位频间偏差标定方法，本发明利用短基线的GLONASS双差观测量对接收机间载波相位频间偏差进行标定。本发明首先录入观测数据，利用GPS+BDS双差观测量得到固定解的基线向量，然后筛选数据，确定参考卫星，确定参数个数，建立参数估计模型，最后对接收机间载波相位频间偏差进行采样，利用最小二乘平差批处理解算双差模糊度浮点解，通过ratio检验搜索固定模糊度并评定接收机间载波相位频间偏差的标定值。本发明可以提高基线解算中GLONASS整周模糊度的可靠性，有利于快速、实时的相对定位。

主权项

一种GLONASS系统接收机间相位频间偏差标定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：优先选取短基线，即选取距离尽可能短的两个测站；读取观测数据文件和导航文件进行数据录入；对观测数据进行周跳探测扫描，标记所有发生周跳的历元；步骤2：利用GPS+BDS双差观测量解算步骤1中短基线形成的基线向量，获得固定解的基线向量；步骤3：对步骤1中的原始观测数据进行筛选，优先选取连续弧段、GLONASS卫星个数不小于4的数据；确定所有历元的参考卫星，计算待估参数个数，其中，对步骤1中标记的发生周跳的历元设置新的模糊度参数，而未发生周跳的历元保持模糊度参数不变；步骤4：建立参数估计模型，包括函数模型和随机模型，具体步骤如下：步骤4.1：对每个历元的卫星形成载波相位双差观测方程：其中，n为频段1或2，A为基准站接收机名称，B为流动站接收机名称，i、j为卫星号，j为参考卫星，为频段为n的卫星i的波长，为频段为n的卫星j的波长，为接收机A和接收机B对卫星i的单差相位观测值，为接收机A和接收机B对卫星j的单差相位观测值，为接收机A和接收机B对卫星i和卫星j的双差卫地距，为接收机A和接收机B对卫星i和卫星j的双差模糊度，为接收机A和接收机B对卫星j的单差模糊度，为接收机A和接收机B对卫星i和卫星j的双差频间偏差，为接收机A和接收机B对卫星i和卫星j的双差观测噪声；其中，可以表示为：${\mathrm{\γ}}_{AB}^{ij}=(k^i-k^j){\mathrm{\Δ\γ}}_{AB}---\left(0.2\right)$其中，kⁱ和k^j分别为卫星i和卫星j对应的频率通道号，Δγ_AB为接收机A和接收机B间的频间偏差，即为待标定值；步骤4.2：利用广播星历计算卫星位置,根据基站坐标和基线向量计算式(1.1)中的双差伪距观测值步骤4.3：计算每个历元参考卫星的单差模糊度计算公式为：其中，为单差伪距观测值；步骤4.4：利用最小二乘平差，单个历元的法方程为：其中，为待估参数；对所有历元的法方程进行叠加，形成最终的法方程，令：其中，n为卫星的个数；总的法方程简写为：$N_{BB}\hat{x}-W=0---\left(1.6\right)$其中，为双差模糊度；步骤4.5：使用仰角函数法来确定观测值的方差协方差矩阵；对于在测站A观测到高度角为Ele的卫星i而言，其观测值的方差表示为：其中σ²为观测值的先验方差，载波相位观测值一般取为0.002m；考虑到双差观测值的数学相关性，此时相位双差观测方程的权阵为：其中，下标s表示观测值类型，D_s为观测值的方差协方差矩阵，N为所有历元的双差观测方程个数之和，假设单位权方差因子为1；$\underset{AB}{\overset{ij}{\Σ}}{\mathrm{\σ}}_s^2={\left({\mathrm{\σ}}_A^i\right)}^2+{\left({\mathrm{\σ}}_B^i\right)}^2+{\left({\mathrm{\σ}}_A^j\right)}^2+{\left({\mathrm{\σ}}_B^j\right)}^2---\left(1.9\right)$$\underset{AB}{\overset{i}{\Σ}}{\mathrm{\σ}}_s^2={\left({\mathrm{\σ}}_A^i\right)}^2+{\left({\mathrm{\σ}}_B^i\right)}^2---\left(1.10\right)$式(1.9)表示基准站A和流动站B同步观测卫星i、j的观测值方差之和，式(1.10)表示基准站和流动站对参考卫星的观测值方差之和；步骤5：将[‑0.1,0.1]区间(单位/米)以1毫米的间隔分为200个备选值，对Δγ_AB进行采样，分别代入步骤4中式(1.5)所示的法方程中，批处理解算时段内每个历元，得到双差模糊度浮点解为：$\hat{x}=N_{BB}^{-1}W---\left(1.11\right)$其协方差阵为：$D_{\hat{x}\hat{x}}={\widehat{\mathrm{\σ}}}_0^2{N}_{BB}^{-1}---\left(1.12\right)$其中，为单位权方差；步骤6：根据步骤5解算的双差模糊度浮点解及其协方差阵利用LAMBDA法搜索模糊度，采用ratio检验判定模糊度搜索是否成功，并保存ratio值；最后，200个ratio值中的最大值对应的Δγ_AB即为最终接收机间频间偏差的标定值。