[发明专利]一种无需考虑参考卫星变换的紧组合RTK定位方法

摘要

本发明公开了一种无需考虑参考卫星变换的紧组合RTK定位方法，通过对传统双差模型进行改进，将双差电离层和双差模糊度改写为站间单差的模式，各历元各频率独自选择参考卫星，避免了参考卫星频繁变换对定位解的影响；在分析伪距/载波DISB时变特性的基础上，通过GPS和Galileo系统间重叠频率观测值组成差分观测方程，与常规RTK相比，提供了多余观测，提高观测模型强度，在长基线情况下，可以有效提高模糊度的固定成功率和首次固定时间，尤其是在单个系统共视卫星数目极少或卫星数目急剧变化的情况下，可以有效地实现固定解，提高定位的稳定性与连续性。

主权项

1.一种无需考虑参考卫星变换的紧组合RTK定位方法，包括以下步骤：1)顾及系统间偏差的观测模型建立：对于GPS和Galileo系统，在长基线情况下，顾及大气延迟的站间单差观测模型可以表示为式中，Δ为站间单差算子；L和P分别表示载波和伪距观测值，上标S代表GPS或Galileo卫星；下标r代表基站和流动站的接收机；ρ为站星距；dt站间单差的接收机钟差；λ表示相位观测值波长；b为接收机端的相位延迟，包括初始相位偏差；N为整周模糊度；T和I分别代表对流层和电离层延迟；μ为与频率相关的电离层放大因子；B表示GPS和Galileo在接收机端的伪距硬件延迟；若参考卫星和非参考卫星均为GPS系统，则在(1)的基础上，进行星间差分可以组成传统的双差观测方程，其中接收机端的伪距/载波硬件偏差可有效消除；假设G₁为GPS系统的参考卫星，观测方程如下式中▽Δ表示双差算子，上标G表示GPS系统卫星；当非参考卫星属于Galileo系统时，星间差分无法完全消除接收机端的硬件偏差，从而引入了系统间伪距/载波偏差，可以表示为式中，和分别表示GPS和Galileo系统间伪距和载波偏差，上标E表示Galileo系统卫星；为了避免传统模型中参考卫星频繁变化的问题，将双差的电离层及模糊度均保留站间单差的形式，并且后续的滤波解算也保持站间单差的形式，具体表示为式中，M为对流层映射函数；通过对模型进行重新组合，可以得到待估参数为式中，Maxsat和numfreq表示总的卫星数目和观测值频率个数；位置参数具体包括流动站坐标，基站与流动站天顶对流层延迟，站间单差的电离层延迟与站间单差的模糊度；2)整周模糊度固定：所述步骤2)中，依据步骤1)得到的观测模型，通过Kalman滤波逐历元更新状态参数，由于步骤1)得到的观测模型待估参数均保持站间单差的形式，所以，在进行模糊度固定解时，需将站间单差模糊度转化为双差浮点模糊度，各历元各个频率独自选取各自的参考卫星，逐个频率构造转换矩阵如下式中，D_i为第i频率的转换矩阵，若存在n个频率，则最终的转换矩阵及双差浮点模糊度如下：式中，N_DD和N_SD分别表示双差和单差浮点模糊度；通过协方差传播定律，可以得到双差浮点模糊度的协方差阵如下：Q_DD＝D·Q_SD·D^T   (6)得到浮点解和相应的协方差矩阵后，通过降相关最小二乘进行模糊度的搜索和固定。