顆可用 衛(wèi)星在Li頻點的單差天頂電離層延遲；d姑表示Li頻點載波相位雙差誤差量。
[0032] 3)根據(jù)上述長基線相對定位系統(tǒng)狀態(tài)方程與量測方程建立的數(shù)學模型，設計相應 的抗差擴展卡爾曼濾波器，在該抗差擴展卡爾曼濾波器中采用雙因子方差膨脹模型來求解 方差膨脹因子。
[0033] 抗差擴展卡爾曼濾波器具體流程如下：
[0034] ①對長基線相對定位系統(tǒng)狀態(tài)及狀態(tài)協(xié)方差矩陣進行初始化。
[0035] ②假設k-1時刻的狀態(tài)估計值及狀態(tài)協(xié)方差矩陣分別為式,_1和Pk_i，計算中長基線 相對定位系統(tǒng)狀態(tài)一步預測有及一步預測協(xié)方差矩陣巧:
[0042] 其中表示標準化殘差，CTy,表示量測向量Yk第i分量的標準差，Vi表示新 息向量V的第i分量；C為常量，可取1. 0~1. 5。
[0043] ⑥計算等價觀測協(xié)方差矩陣吃
[0044] R{i,:) = aII /?(/,:)
[0045] 其中R表示觀測噪聲協(xié)方差矩陣，其具體表達式為：
[0046]
[0047] 其中馬l= 疏^g口<,2,2a?;/，...，2。;:,.2)，卻,表示GNSS接收機相對于參考星在Li 頻點上的載波相位測量誤差標準差；嗎!，表示GNSS接收機相對于第m顆可用衛(wèi)星在Li頻點 上的載波相位測量誤差標準差術,1 =航巧口2,如，二…，如;：/)，卻,表示GNSS接收機相 對于參考星在Li頻點上的偽距測量誤差標準差； <；,.表示GNSS接收機相對于第m顆可用衛(wèi) 星在Li頻點上的偽距測量誤差標準差；D表示單差矩陣，其具體表達式為：
[0048]
[0049] ⑧濾波增益計算Kk
[(K)加]
[0化1] 其中)表示量測方程相對于^苗的雅克比矩陣，其具體表達式為：
[0化2]
[0化3] ￡ =片，6,2，...，<^表示各可用衛(wèi)星單相對于副站的單位觀測矢量矩陣，其中6:"表 示第m顆可用衛(wèi)星相對于副站的單位觀測矢量；M/。,，=(<，，<"，…，表示電離層延遲 因子向量，其中表示第m顆可用衛(wèi)星相對于副站的電離層延遲因子。
[0054] ⑦狀態(tài)估計
[0化5]
[0化6] ⑨狀態(tài)估計均方誤差Pk
[0057]
[005引 4)將參數(shù)估計值中載波相位模糊數(shù)浮點解及其協(xié)方差矩陣送入LAMBDA整周模糊 數(shù)求解模塊實現(xiàn)載波相位整周模糊數(shù)的求解。
[0化9] 5)利用求得的整周模糊數(shù)實現(xiàn)站間的高精度相對定位。
【主權項】
1. 一種中長基線GNSS接收機高精度相對定位方法，其特征在于包括如下步驟：首先， 將主、副兩站GNSS接收機的測量數(shù)據(jù)通過最低仰角約束、載波相位周跳檢測及主、副兩站 共視星比對數(shù)據(jù)預處理手段提取出同一時刻兩站可用的測量數(shù)據(jù)；其次，利用主、副兩站同 一測量時刻的測量數(shù)據(jù)進行參考星搜索，基于參考星求取主、副兩站雙頻偽距與載波相位 的雙差測量值；將上述雙差測量值送入抗差擴展卡爾曼濾波器進行相關參數(shù)估計，求得貼 近真實整數(shù)解的整周模糊數(shù)浮點解；然后，將上述參數(shù)估計值中單差載波相位模糊數(shù)浮點 解及其協(xié)方差矩陣送入采用最小二乘模糊度去相關平差法LAMBDA的整周模糊度求解模塊 求取載波相位整周模糊數(shù)的整數(shù)解，從而實現(xiàn)主、副兩站站間相對距離的高精度測量。2. 根據(jù)權利要求1所述的中長基線GNSS接收機高精度相對定位方法，其特征在于：抗 差擴展卡爾曼濾波器相關參數(shù)估計的具體步驟包括：中長基線相對定位系統(tǒng)狀態(tài)方程與量 測方程的建立，將該系統(tǒng)的狀態(tài)向量x設為x= (rT，Ioht , , ；V2tf，式中r= (rx，ry，rz)T表 示副站在地心地固坐標系中的位置坐標向量；，…，表示1^頻點單差 電離層延遲向量，式中：Ion代表1^頻點單差電離層延遲，上標m代表可用衛(wèi)星數(shù)，下標r代 表副站，下標b代表主站；％ …,表示1^頻點可用衛(wèi)星單差載波相位整 周模糊數(shù)向量；iV2 =(A^2,A^2,...,iV,:；：2；)T表示、頻點可用衛(wèi)星單差載波相位整周模糊數(shù) 向量。3. 根據(jù)權利要求2所述的中長基線GNSS接收機高精度相對定位方法，其特征在于，所 述中長基線相對定位系統(tǒng)的量測量為，式中表示k頻點的載波 相位雙差測量向量；表示L2頻點的載波相位雙差測量向量；hp>1表示L彡頻點的偽距雙 差測量向量；hp，2表示L2頻點的偽距雙差測量向量。4. 根據(jù)權利要求2所述的中長基線GNSS接收機高精度相對定位方法，其特征在于，中 長基線相對定位系統(tǒng)狀態(tài)方程的具體表達式為：其中F/+1為k到k+1時刻的狀態(tài)轉移矩陣，其具體表達式為：式中表示3維單位矩陣；ImXm表示m維單位矩陣；I(3m_3)x&11_3)表示3m-3維單位矩 陣。 wk為系統(tǒng)過程噪聲，其協(xié)方差矩陣為：其中〇3X3表示3維零值矩陣；QIm表示m維單差電離層延遲過程噪聲矩陣；0 表示維3m-3維零值矩陣。5. 根據(jù)權利要求2所述的中長基線GNSS接收機高精度相對定位方法，其特征在于，在 建立量測方程中， 設中長基線相對定位系統(tǒng)的量測量為^?，/，式中hw表示Li頻點的 載波相位雙差測量向量；表示12頻點的載波相位雙差測量向量；hp，i表示L^頻點的偽距 雙差測量向量；hp，2表示L2頻點的偽距雙差測量向量。則系統(tǒng)量測方程的具體表達式是：式中：hb表示頻點的載波相位雙差測量向量；hp;i表示1^頻點的偽距雙差測量值；At表示兩站對參考星與第m顆可用衛(wèi)星的雙差幾何距離；Ti=Ai/^，\表示Ljg點 載波波長，Ai表示Lj?點載波波長；表示兩站相對于參考星在1^頻點的單差電離層 延遲因子；/表示兩站相對于第m顆可用星在Lj?點的單差電離層延遲因子；/〇<表示 兩站相對于參考星在1^頻點的單差天頂電離層延遲；/〇<表示兩站相對于第m顆可用衛(wèi)星 在1^頻點的單差天頂電離層延遲；表示1^頻點載波相位雙差誤差量。6. 根據(jù)權利要求2所述的中長基線GNSS接收機高精度相對定位方法，其特征在于，根 據(jù)中長基線相對定位系統(tǒng)狀態(tài)方程與量測方程建立的數(shù)學模型，設計相應的抗差擴展卡爾 曼濾波器，在該抗差擴展卡爾曼濾波器中采用雙因子方差膨脹模型來求解方差膨脹因子， 進而有效地抑制異常觀測數(shù)據(jù)對濾波性能的影響。7. 根據(jù)權利要求1所述的中長基線GNSS接收機高精度相對定位方法，其特征在于，在 抗差擴展卡爾曼濾波器相關參數(shù)估計過程中： ① 首先對長基線相對定位系統(tǒng)狀態(tài)及狀態(tài)協(xié)方差矩陣進行初始化； ② 假設k-1時刻的狀態(tài)估計值及狀態(tài)協(xié)方差矩陣分別為毛^和Ph，計算中長基線相對 定位系統(tǒng)狀態(tài)一步預測^及一步預測協(xié)方差矩陣:③ 計算新息向量V④ 求解方差膨脹因子an其中A=巧/0^表示標準化殘差，CTV;表示量測向量yk第i分量的標準差，vi表示新息向 量v的第i分量；c為常量，可取1. 0~1. 5。 ⑤ 計算等價觀測協(xié)方差矩陣4其中R表示觀測噪聲協(xié)方差矩陣，其具體表達式為：其中~，心表示GNSS接收機相對于參考星在1^頻點 上的載波相位測量誤差標準差；表示GNSS接收機相對于第m顆可用衛(wèi)星在、頻點上的 載波相位測量誤差標準差^^^郵口^^^人…二^心表示⑶以接收機相對于 參考星在1^頻點上的偽距測量誤差標準差； 表示GNSS接收機相對于第m顆可用衛(wèi)星在 1^頻點上的偽距測量誤差標準差；D表示單差矩陣，其具體表達式為：⑥ 濾波增益計算Kk其中//(毛）表示量測方程相對于為:的雅克比矩陣，其具體表達式為：表示各可用衛(wèi)星單相對于副站的單位觀測矢量矩陣，其中 < 表示 第m顆可用衛(wèi)星相對于副站的單位觀測矢量^表示電離層延遲因 子向量，其中〃C表示第m顆可用衛(wèi)星相對于副站的電離層延遲因子； ⑦ 狀態(tài)估計毛⑧ 狀杰估計均方誤差P,.
【專利摘要】本發(fā)明提出的中長基線GNSS接收機高精度相對定位方法，旨在提供一種在中長基線條件下，GNSS接收機站間相對距離的高精度測量方法。本發(fā)明通過下述技術方案予以實現(xiàn)：首先，將主、副兩站GNSS接收機的測量數(shù)據(jù)進行測量數(shù)據(jù)預處理；其次，利用主、副兩站同一測量時刻的測量數(shù)據(jù)進行參考星搜索，求取主、副兩站測量數(shù)據(jù)的雙差測量值，將其雙差測量值送入抗差擴展卡爾曼濾波器進行相關參數(shù)估計，求得單差載波相位整周模糊數(shù)的浮點解；然后，將上述參數(shù)估計值中單差載波相位整周模糊數(shù)浮點解及其協(xié)方差矩陣送入最小二乘模糊度去相關平差法LAMBDA整周模糊度求解模塊求取載波相位整周模糊數(shù)的整數(shù)解，實現(xiàn)主、副兩站站間相對距離的高精度測量。
【IPC分類】G01S19/51
【公開號】CN104950322
【申請?zhí)枴緾N201510263235
【發(fā)明人】楊峻巍
【申請人】中國電子科技集團公司第十研究所
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年5月21日