[发明专利]提高中长基线GPS整周模糊度解算成功率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可应用于车辆、舰船、飞机等各种运动载体设备的导航，也能用于远距离的大地测量、精密定位、海洋测绘、航空编队飞行、姿态测量等技术领域，尤其是提高中长基线≥10Km,GPS整周模糊度解算成功率的方法。

背景技术

随着GPS测量技术的不断发展,GPS测量技术在各行各业都得到了广泛的应用。但由于GPS测量是通过地面接收卫星传送的信息来确定地面点三维坐标,伴随着各种影响GPS测量误差的存在,都给GPS数据处理带来了一定的困难,尤其GPS基线向量的解算是整个GPS数据处理过程中占用时间最长,工作量最大的一项工作,也是GPS测量网平差的基础。目前利用GPS导航定位最常用的基本观测量有两种：伪距观测量和载波相位观测量。GPS导航定位一般以伪距或者载波相位为观测量，利用码相位(C/A码)得到伪距的方法的定位精度差，在取消SA政策后其定位精度仍仅为5米左右。随着高精度定位用户日益增多，伪距定位已不能满足要求。所以，目前正受到广泛重视并深入发展的是利用GPS载波相位观测值来进行导航定位，载波相位观测值定位精度可达到毫米级甚至更高。由于载波相位观测值中存在着未知的整周模糊度，实时解算困难，因此为了实现高精度测量，整周模糊度的准确解算是其中的关键环节。在利用GPS进行导航定位时，观测量中所含有的误差将使定位结果受到影响，因此一般采用差分技术来消除观测方程中与GPS卫星相关的误差。载波相位观测方程中，无法消除的误差和噪声误差会影响模糊度浮点解的精度及其方差一协方差矩阵的相关性，从而使模糊度的固定解求解困难甚至失败，最终影响定位工作。

基线解算是卫星定位过程中，利用波段相同的两个或两个以上观测测站点之间的观测值进行比较，分析从而得出二者基线坐标误差的过程。基线解算是GPS控制网数据处理中的重要环节，其质量的好坏直接关系到后续网平差的精度，将直接影响到整个GPS测量的测量精度和工作效率。由于载波相位测量值的精度相比伪码测量值的精度要高出许多，因此在基线测量解算中常采用载波相位测量值实现高精度相对定位。但在采用载波相位测量值时，整周模糊度的解算成为了精密定位数据处理中的关键环节，只有快速、准确地确定了主、副测站之间的整周模糊度，才能实时地提供高精度的位置信息。各国的科研人员在整周模糊度解算方面已做了大量的工作，也提出了各种整周模糊度解算方法。目前已有多种整周模糊度快速解算算法,绝大多数是以整数最小二乘估计为基础的。基于最小二乘估计模糊度降相关调整的搜索算法—LAMBDA算法是其中性能较好的算法之一。其核心思想是对模糊度浮点解的协方差矩阵进行整数Z变换,使其尽量对角化,从而降低各模糊度之间的相关性。经典的模糊度确定方法有取整法、区间判定法、快速分解法、模糊度函数法等。这些方法一般都是基于最最小二乘实数解，在模糊度求解过程中，常被称为初始解。整周模糊度的固定往往还需要构造一个模糊度搜索空间，搜索的准确度依赖于初始解的精度。当基线距离较长时。由于难以消除电离层误差的影响。这些搜索方法往往不能达到较高的可靠性，从而使定位结果难以获得较高精度。

模糊度常用的固定准则是通过Ratio的大小来判定模糊度的正确与否,但这种方法不能保证每次固定的结果都正确,常常会出现Ratio值很大,甚至能够保持一段时间,但模糊度值却是错误的情况。模糊度的求解经历了由静态、快速静态再到动态中求解的发展过程。这一发展过程的显著特点就是求解模糊度所需的必要观测时间大大减少，使定位效率明显提高。因此，不难发现，在所有对整周模糊度的研究中，不管是哪种解算方法或改进算法，人们研究和关心的重点都是提高模糊度搜索的效率和成功率，以此提高导航定位效率和定位结果的精度。