[发明专利]一种用于无验潮水深测量的动态精密单点定位方法

权利要求书

1.一种用于无验潮水深测量的动态精密单点定位方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：读取验潮站初始位置的水位值d_水位，利用初始位置的水位值d_水位与高程值H_大地高转换公式H_大地高＝L+d_水位+ζ得到接收机天线中心的高程值H_大地高；L表示接收机天线到水面的高差；ζ为高程异常值，将理论深度基准面当成似大地水准面，理论深度基准面就是似大地水准面到参考椭球面的高程异常值ζ。

步骤二：从接收机得到的双频伪距和载波相位观测值，列出“消电离层组合”的动态精密单点定位模型：

式中，L₁、L₂分别是GPS信号调制波L₁、L₂载波上改正后的相位观测值(单位为m)；

P₁、P₂分别是GPS信号调制波L₁、L₂载波上改正后的伪距观测值；

f₁、f₂分别是L₁、L₂载波的频率；λ₁、λ₂分别是L₁、L₂载波的波长；

N₁、N₂分别是L₁、L₂载波的整周模糊度；

ρ是卫星到接收机的几何距离；c是光速；

dt_r、dt^s分别是接收机钟差和卫星钟差；

dtrop是对流层延迟项；

分别是“消电离层组合”伪距和相位观测值的残差值；

在动态精密单点定位模型中，每个历元的接收位置参数都是不断变化的，进行Kalman滤波时，设置噪声向量协方差阵的坐标相关参数为(100m)²。将动态精密单点定位模型进行线性化：

V＝AX-L

X＝[δx，δy，δz，dt_r，δtrop，N₁，…，N_n]^T

式中，接收机r观测的任意一颗卫星i的系数矩阵为：

式中，x_i、y_i、z_i表示卫星i的坐标，X^r、Y^r、Z^r表示接收机r的坐标，表示卫星到接收机的几何距离；M_i表示天顶方向上的对流层湿延迟投影函数；第一行为载波相位观测方程式系数，第二行为伪距观测方程式系数。

步骤三：在动态精密单点定位模型中加入高程约束条件：

V＝RX-W

高程约束条件的系数阵为：

上式中，B_O、L_O分别表示接收机的概略纬度和经度；表示通过初始位置水位值d_水位推算得到的天线中心的高程值H_大地高；内河航道水面的短时间波动范围一般在20cm以内，在动态Kalman滤波模型中，将噪声向量协方差阵的高程约束相关参数设置为(0.2m)²；

步骤四：利用动态精密单点定位计算得到接收机天线的三维坐标；通过动态精密单点定位技术可以得到GPS天线中心的高程值H_大地高，测量出GPS天线中心到换能器底部的高差L和吃水深度H_吃水，结合测深仪得到的水深值H_水深，可得到泥面相对于参考椭球面的高程为：

H_泥面＝H_大地高-L-H_吃水-H_水深

泥面相对于理论深度基准面的高程为：

H＝H_理论-H_泥面

＝H_理论-(H_大地高-L-H_吃水-H_水深)

＝(H_理论-H_大地高)+L+H_吃水+H_水深

最终得到深度基准面高程，即水深可以表示为：

H＝L+H_吃水+H_水深-H_大地高+ζ。