[发明专利]基于载波三次差分的室外GNSS绝对天线相位中心标校方法

摘要

本发明公开了一种基于载波三次差分的室外GNSS绝对天线相位中心标校方法，首先对精密机械臂大角度快速运动时的短基线进行双差解算，然后在模糊度固定之后进行历元间三次差分。在极短的历元间隔可消除参考站天线相位中心误差，并且多路径效应引起的测量误差也得到极大削弱，从而实现GNSS天线绝对相位中心补偿PCO和相位中心变化PCV的精确建模。本发明利用GNSS室外实测数据就能够将待测天线相位中心误差从相对定位残差中分离开来，且对低高度角观测模式下多路径效应抑制效果明显。从而实现1mm精度的PCO和PCV标校，对GPS/BDS/GLONASS/Galileo系统高精度定位有明显的改善效果。

主权项

1.一种基于载波三次差分的室外GNSS绝对天线相位中心标校方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用两个接收机组成超短基线；所述接收机均配置有GNSS天线，其中一个GNSS天线安装在参考站上，另一个GNSS天线安装在移动站配置的机械臂末端上；调整转动所述机械臂观测得到不同时段的多条基线，通过基线解算得到机械臂的GNSS坐标值，再通过读取对应时段的机械臂坐标值，获得由GNSS坐标值与机械臂坐标值组成的坐标对；通过解算这些坐标对，得到GNSS坐标系与机械臂坐标系之间的转换参数，实现坐标系的统一；所述GNSS坐标系与机械臂坐标系之间的转换关系如下：XGNSS＝X0+(1‑k)RR2GXR   (1)其中，XGNSS、XR分别为同一个坐标对在GNSS坐标系和机械臂坐标系下的坐标值；X0＝(△x，△y，△z)为坐标平移量；(εx,εy,εz)为欧拉角，k为单位尺度因子；RR2G为机械臂坐标系到GNSS坐标系转换矩阵，(Δx,Δy,Δz,εx,εy,εz,k)是待求的7个坐标转换参数；步骤2：固定参考站，将待测天线安装于机械臂末端上，标记待测天线上方位角的起算方向，记录起算方向与机械臂的相对位置；旋转和倾斜机械臂，记录高采样GNSS观测值；步骤3：将参考站与待测天线组成经典的二次差分观测模式，利用机械臂提供的位移变化值进行基线解算，同时获得包含参考天线和待测天线相位中心误差在内的双差观测值残差；具体实现包括以下子步骤：步骤3.1：在任意时刻t，计算机械臂末端天线在GNSS坐标系下的三维坐标；步骤3.2：在时刻t，利用公式(1)将机械臂坐标转换为GNSS所在坐标系，对待测天线进行线性化，组成仅包含双差模糊度参数的双差观测方程；步骤3.3：利用经典模糊度固定方法，固定时刻t对应的双差模糊度，并计算得到双差观测残差；该残差包含参考站天线和待测天线的相位中心误差；步骤4：利用步骤3得到的载波双差观测值残差，对相邻历元的载波双差观测残差作历元间三次差，获得载波三次差分观测值，即三差观测值；以指定的天线北为起算方向，以待测天线参考点为原点，建立天线本体站心坐标系，即北/东/高坐标系；在此坐标系进行绝对天线相位偏差参数建模；通过历元间三差观测值同时解算出北、东、高方向分量PCO(N)、PCO(E)和PCO(U)；步骤5：将解算的北、东、高方向分量PCO(N)、PCO(E)和PCO(U)回带入步骤4的三差观测值中，得到消除PCO分量的三差观测残差；依据步骤4建立的天线本体站心坐标系计算高度角和方位角，对观测值残差进行分段线性拟合或者球冠谐函数拟合计算得到关于高度角和方位角的相对天线相位中心变化值。