一种北斗超宽巷模糊度检验修正方法技术

本发明专利技术公开了一种北斗超宽巷模糊度单历元解算过程中的模糊度检验修正方法，该方法针对北斗三个频率构造几何无关组合求解的超宽巷模糊度初值，建立模糊度检核误差方程，引入粗差探测理论，通过构建标准化残差统计量初步探测模糊度错误值，在此基础上，充分利用超宽巷模糊度解算特点，选择备选模糊度，并以单位权中误差最小为原则，实现单个历元下超宽巷模糊度检验修正。

A correction method of fuzzy degree test for Beidou super wide roadway

【技术实现步骤摘要】
一种北斗超宽巷模糊度检验修正方法
本专利技术涉及全球导航卫星定位
，并且更具体地涉及一种北斗超宽巷模糊度单历元解算过程中的模糊度检验修正方法。
技术介绍
在全球导航卫星定位技术应用中，准确快速解算整周模糊度，无论是对于缩短观测时间、保障定位精度，还是对于开拓高精度动态定位应用的新领域，都是非常重要的。由于模糊度是一个未知整数，在实际应用中没有可供参照的客观真值用于检验其准确性，而错误的模糊度将直接延长定位的初始化时间，降低定位精度，因此，模糊度可靠性检验具有重要性和困难性，一直以来是国内外众多学者研究和关注的热点。近年来，全球卫星导航定位系统逐步进入多模多频联合定位时代，多个频率的观测模式更有利于形成多种特性较优的线性组合，特别地，我国北斗卫星导航系统是当前唯一所有卫星都播发三个频率信号的卫星导航系统，从而给模糊度快速解算、高精度定位带来了机遇和挑战。当前，利用北斗三个频率的模糊度解算方法大部分都是基于著名的TCAR(TripleCarriersAmbiguityResolution)法和CIR(CascadeIntegerResolution)法。两种方法基本原理相同，主要思想是利用各种组合观测量长波长以及相应观测误差之间层叠关系，依次固定超宽巷、宽巷及窄巷模糊度，最终确定基础载波的整周模糊度。可见，此类方法首先要固定解算超宽巷模糊度，鉴于超宽巷观测量对应的波长很长(>2.93m)，通常采用四舍五入取值法，单个历元解算可获得准确率很高的模糊度整数解，研究表明，在中长基线下，即两站点间距<100km，组合观测量Δφ(0,-1,1)通常可以达到100％的准确率；而其他常用组合尽管准确率很高，但仍无法保证每个历元都达到100％的准确率。若超宽巷模糊度解算错误，将影响后续宽巷及窄巷模糊度的解算，最终导致定位时间长，定位结果的不准确，为此，超宽巷模糊度的可靠性需要进一步检验。然而，现有模糊度检核方法，如Ratio检验法，主要基于最小二乘估计原理，通过最小二乘估计得到的模糊度浮点解及方差，进一步检验模糊度整数解的可靠性。在以TCAR/CIR为基础的三频模糊度解算中，如前所述，主要采用逐级固定的方法，依次固定超宽巷、宽巷及窄巷模糊度，最终确定基础载波的整周模糊度。特别在超宽巷模糊度解算中，不同于最小二乘估计，该方法无法获得模糊度浮点解对应的方差信息，为此，现有的统计检验方法检验模糊度可靠性通常不适用。
技术实现思路
本专利技术公开了一种北斗超宽巷模糊度单历元解算过程中的模糊度检验修正方法，具体地，该检验修正方法包括以下步骤：(1)对北斗卫星导航信号的三个频率f1、f2、f3构造几何无关组合求解的超宽巷模糊度初值intN、观测量模糊度初值ΔN(0,-1,1),首先，分别解算超宽巷模糊度初值intN和观测量模糊度初值ΔN(0,-1,1)对应的超宽巷观测量Δφ(i,j,k)、已准确解算的观测量Δφ(0,-1,1)，利用上述两个观测量实时估算出双差电离层延迟误差，并将双差电离层延迟误差的估值与超宽巷模糊度初值intN回代入观测量Δφ(1,4,-5)表达式中，构建模糊度检核误差方程；(2)其次，采用最小二乘平差方法求解模糊度检核误差方程，同时获得第一单位权中误差σint及多个观测量对应的第一观测值残差V，然后进一步构造粗差探测统计量，并结合粗差探测理论，初步假定标准化残差ej的最大值对应的卫星观测量的模糊度不准确；然后，选用该卫星备选模糊度，构成一组新的模糊度向量，并重新平差获得对应的第二单位权中误差σcand和各个卫星的观测量对应的第二观测值残差Vcand；(3)最后，对比前后的第一单位权中误差和第二单位权重误差，以单位权中误差最小为原则从中选取可靠性较高的模糊度作为准确值，如此，重复上述步骤(1)、(2)依次检验各卫星模糊度可靠性，实现在单个历元下对超宽巷模糊度检验修正。根据本专利技术的一个实施例，在步骤(1)中，通过各频率双差观测值Δφ1、Δφ2、Δφ3线性组合，能够获得双差载波相位组合的超宽巷观测量Δφ(i,j,k)基本表达式：Δφ(i,j,k)＝Δρ+ΔT-β(i,j,k)ΔI+λ(i,j,k)ΔN(i,j,k)+Δεφ(i,j,k)(1)式中，Δ为卫星间和接收机间差分算子；组合系数i、j、k为任意整数，Δρ为接收机与卫星几何距离；ΔT、ΔI为卫星信号传播路径上的对流层、电离层误差；Δε(i,j,k)为组合观测量噪声，λ(i,j,k)、ΔN(i,j,k)分别为组合观测量对应的波长及整周模糊度，β(i,j,k)为电离层误差影响系数，其中根据本专利技术的一个实施例，在步骤(1)中，设置两个超宽巷观测量Δφ(m,n,l)、Δφ(i,j,k)，当解算获得对应超宽巷模糊度初值后，通过两个观测量相减就能够得到双差电离层延迟误差，其中观测量Δφ(0,-1,1)，即m＝0,n＝-1,l＝1,，在中长基线(基线长度<100km)中，模糊度解算准确率能够达到100％，将观测量模糊度初值ΔN(0,1,-1)作为准确值，重点检验超宽巷观测量Δφ(i,j,k)对应模糊度，令其初值ΔN(i,j,k)＝intN，对于观测量Δφ(0,-1,1)，参考式(1)得出：忽略观测噪声的影响，式(3)、(1)相减，可单历元实时估计双差电离层延迟误差ΔI为根据本专利技术的一个实施例，在步骤(1)中，模糊度检验误差方程构建方式为，在相对定位中，基准站A坐标已知，待定点B坐标初值通过单点定位获得，设为(x0,y0,z0)，对应的改正数(δx,δy,δz)，对流层误差转换为测站天顶对流层误差ZTD(待估参数)与映射函数的乘积，结合模糊度初值intN及估计的所述双差电离层延迟误差ΔI，当采用s个观测量时，式(1)线性化后方程表示为：V＝B·X-L(5)式中，Bs×5＝[lmnMF(EA)-MF(EB)]，l,m,n别为各方向卫星间单差线性化系数，E为卫星高度角；X5×1＝[δxδyδzZTDAZTDB]′，L表示为Ls×1＝-(Δρ0-Δφ(i,j,k)+λ(i,j,k)intN-β(i,j,k)ΔI)(6)Δρ0为接收机与卫星近似几何距离，式(5)即为模糊度可靠性检核的基本误差方程。根据本专利技术的另一个实施例，在步骤(2)中，粗差探测统计量构建方式为，令各北斗卫星观测量权值相同，根据最小二乘原理，能够获得方程(5)的未知参数估值结合式(5)得出第一单位权中误差σint及各个卫星的第一观测值残差V式(8)中，s为观测值个数(即除去参考卫星外的卫星数量)，t＝5为未知数个数，各观测量残差vi对应的标准化残差表示为：式(9)中，为先验中误差，根据经验取值，ri为观测值对应的多余观测分量，当设置超宽巷观测量为Δφ(1,4,-5)，即i＝1,j＝4,k＝-5，结合公式(4)、(6)，得出当卫星j模糊度初值intN(j)出现±1周的错误时，造成L的粗差为δL＝±4.519m，对应的标准化残差ej受影响最大，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种北斗超宽巷模糊度单历元解算过程中的模糊度检验修正方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)对北斗卫星导航信号的三个频率f

【技术特征摘要】
1.一种北斗超宽巷模糊度单历元解算过程中的模糊度检验修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对北斗卫星导航信号的三个频率f1、f2、f3构造几何无关组合求解的超宽巷模糊度初值intN，首先，利用模糊度初值intN对应的超宽巷观测量Δφ(i,j,k)及模糊度已准确解算的观测量Δφ(0,-1,1)，联合实时估算出双差电离层延迟误差，而后将双差电离层延迟误差的估值与超宽巷模糊度初值intN回代入观测量Δφ(i,j,k)表达式中，构建模糊度检核误差方程；
(2)其次，采用最小二乘平差方法求解模糊度检核误差方程，同时获得第一单位权中误差σint及多个观测量对应的第一观测值残差V，然后进一步构造粗差探测统计量，并结合粗差探测理论，初步假定标准化残差最大值ej对应的卫星观测量的模糊度不准确；然后，选用该卫星备选模糊度，构成一组新的模糊度向量，并重新平差获得对应的第二单位权中误差σcand和各个卫星的观测量对应的第二观测值残差Vcand；
(3)最后，对比前后的第一单位权中误差和第二单位权中误差，以单位权中误差最小为原则从中选取可靠性较高的模糊度作为准确值，如此，重复上述步骤(1)、(2)依次检验各个卫星模糊度的可靠性，实现在单个历元下对超宽巷模糊度检验修正。


2.根据权利要求1所述的北斗超宽巷模糊度单历元解算过程中的模糊度检验修正方法，其特征在于，所述步骤(1)中，
通过各频率双差观测值Δφ1、Δφ2、Δφ3线性组合，能够获得双差载波相位组合的超宽巷观测量Δφ(i,j,k)基本表达式：
Δφ(i,j,k)＝Δρ+ΔT-β(i,j,k)ΔI+λ(i,j,k)ΔN(i,j,k)+Δεφ(i,j,k)(1)
式中，Δ为卫星间和接收机间差分算子；组合系数i、j、k为任意整数，Δρ为接收机与卫星几何距离；ΔT、ΔI为卫星信号传播路径上的对流层、电离层误差；Δε(i,j,k)为组合观测量噪声，λ(i,j,k)、ΔN(i,j,k)分别为组合观测量对应的波长及整周模糊度，β(i,j,k)为电离层误差影响系数，其中





3.根据权利要求2所述的北斗超宽巷模糊度单历元解算过程中的模糊度检验修正方法，其特征在于，所述步骤(1)中，
双差电离层延迟误差估计过程为，
设置两个超宽巷观测量Δφ(m,n,l)、Δφ(i,j,k)，当解算获得对应超宽巷模糊度初值后，通过两个观测量相减就能够得到双差电离层延迟误差，其中观测量Δφ(0,-1,1)，即m＝0,n＝-1,l＝1,在中长基线(基线长度<100km)中，模糊度解算准确率能够达到100％，将观测量模糊度初值ΔN(0,-1,1)作为准确值，重点检验超宽巷观测量Δφ(i,j,k)对应模糊度，令其初值ΔN(i,j,k)＝intN，对于观测量Δφ(0,-1,1)，参考式(1)得出：



忽略观测噪声的影响，式(3)、(1)相减，可单历元实时估计双差电离层延迟误差ΔI为





4.根据权利要求3所述的北斗超宽巷模糊度单...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓健，江泽霖，张静，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35