[发明专利]一种利用多系统GNSS观测值的高精度基线解算方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星导航技术领域，具体涉及一种利用多个全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)的观测数据进行高精度基线解算方法。

背景技术

鉴于GPS(Global Positioning System)在军事和民用领域所展现的巨大优势，世界多个国家和组织纷纷开始建设自主的全球导航卫星系统。目前已经建成或正在建设的GNSS包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS(GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema)、欧盟的Galileo和中国的BDS(BeiDou Navigation Satellite System)。大量研究表明，综合利用多个GNSS系统的信号，并在观测值层面统一处理不同系统的观测数据，能有效提高GNSS定位的可靠性和稳定性，尤其是在山区、城市峡谷等卫星信号遮挡严重的地区。

高精度基线解算是GNSS的一个重要应用，其在地壳形变监测、地质灾害预警，结构物形变监测、网络RTK等方面均发挥着不可替代的作用。目前，对原始观测值进行站间和星间两次做差解算站间基线向量的双差方法仍是基线解算的主流方法。但双差方法最初主要针对单系统、双频情况提出，并未考虑多系统问题。当使用多系统GNSS数据进行基线解算时，必须顾及系统间偏差、频率间偏差等的影响，这使得基线解算模型更加复杂，而且由于不同系统频率一般不一致，导致不同系统间的双差模糊度并不具有整周特性，不能直接进行模糊度固定。上述问题严重限制了多系统优势的充分发挥。

因此，发展一种精度高、可靠性强、既能充分发挥多系统GNSS优势，又能解决已有算法缺陷的多模GNSS基线解算方法对于进一步拓展GNSS技术应用空间，满足生产生活中对于高精度位置信息的迫切需求具有重要意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种既能充分发挥多系统GNSS的优势，又能进行高精度基线解算的相对定位方法。

本发明所采用的技术方案是：一种利用多系统GNSS观测值的高精度基线解算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建站间单差观测值；

通过对各GNSS系统各频率的伪距、载波相位观测值在基线两端测站间做差构成站间单差观测值；

所述站间单差观测值，其计算公式为：

其中，i、j为测站标号；s为卫星标号；k为频率标号；为站间单差伪距观测值；为单差几何距离；c为真空中光速；dt_ij为单差接收机钟差；为单差接收机端伪距硬件延迟；λ^ks为载波波长；为单差相位观测值；为具有整周特性的单差模糊度参数；为单差接收机端UPD；分别为单差伪距、载波相位观测值噪声。

步骤2：施加基准条件；

选择GNSS系统的任一频率伪距观测值作为参考值，并假设其单差伪距硬件延迟为0，此时其余所有单差伪距硬件延迟参数均是相对于参考值而言的；做为参考值的单差伪距硬件延迟将被吸收至钟差参数中，称为组合钟差参数；同时，相位观测值中的单差UPD参数也与参考伪距硬件延迟混合在一起，称为组合UPD，二者又一起被吸收至单差模糊度参数中，使模糊度不具备整周特性；此时的单差观测值计算公式为：

其中，k、s分别为参考伪距观测值的频率、卫星标识；l、t分别为非参考伪距观测值的频率、卫星标识；称为组合钟差参数；和为组合UPD；与式(1)相比，若式(2)中的观测值系统相同而频率不同，则称为卫星s所属系统的，频率l和k之间的站间差分DCB参数；若式(2)中的观测值系统不同而频率相同，则表示卫星t和s所属两系统在频率k上的站间差分ISB参数；当与式(1)相比式(2)中的观测值系统与频率均不同时，ISB参数表示为：

其中和分别称为卫星t所属系统的，频率l和k之间的站间差分DCB参数和卫星t和s所属两系统在频率k上的站间差分ISB参数；

步骤3：单差模糊度整周特性恢复，恢复整周特性后的单差模糊度参数直接进行模糊度固定，进而求得高精度基线结果。

作为优选，步骤3的具体实现包括为：

针对GPS系统、Galileo系统、BDS系统，组合UPD对模糊度固定的影响通过对所有来自于同一类观测值的浮点模糊度的小数部分求平均得到；然后从所有对应浮点模糊度中减去此平均值即可恢复原始单差模糊度的整周特性；其计算公式为：