[发明专利]基于星间组合差分的精密单点定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及GPS精密单点定位中函数模型的选取，尤其涉及精密单点定位(PPP)差分模型解算定位方法，属于GPS精密单点定位领域。

背景技术

GPS精密单点定位技术是目前卫星定位领域的热门技术，是继GPS网络差分定位技术之后又一项研究热门，具有广阔的应用前景。

精密单点定位技术只需要一台接收机就可以在全球范围内进行静态或动态的独立作业，达到精密定位的目的，低成本、高效率等特点使其在区域高精度坐标框架维持、高精度导航与定位等方面都具有不可限量的应用前景。相对于网络差分定位技术需要建立覆盖全球的大规模连续运行基准站才能实现全球定位，精密单点定位技术一旦取得技术突破即可进行大规模应用，是中国定位服务赶超国际水平的契机。

GPS精密单点定位技术中，由于定位解算的方程和未知数较多、运算量大，选择一个合适的数学解算模型可以大大简化计算，提高定位速度和精度。因此，精密单点定位技术的一个关键性的难点即函数模型的选取问题。国内外许多专家学者对精密单点定位的函数模型的选取问题开展了许多研究工作，主要有以下几种方法：

1、Zumberge采用码和相位的消电离层组合作为观测量，每颗卫星列出两个观测方程。这是精密单点定位最常用的函数模型，优点是容易实现，收敛后比较稳定，消除了电离层改正的一阶项的影响，但是该模型不能消除高阶电离层影响；此外该模型中的模糊度是由L1、L2载波相位模糊度组成的非线性未知值，这种组合不能保留载波相位模糊度的整周特性，只能得到一个浮点解且测量噪声是原始噪声的3倍，因此，其最大缺点就是计算收敛较慢，一般需要30分钟以上才能达到厘米级的定位精度；

2、在传统模型的基础上，加拿大Calgary大学的Gao Yang于2002年提出了Uofc模型。UofC模型是采用L1和L2波段的码和相位观测值的平均值作为对无电离层折射延迟的载波相位组合值的补充。UofC模型的优点是降低了噪声误差和残留误差，模型中的消电离层组合保留了两个频率模糊度的整数特性，减少了未知参数的个数；缺点是模型复杂，且在定位解算的过程中有波动存在，其收敛速度也需30分钟左右。

发明内容

技术问题：本发明针对现有技术之不足，提出了一种快速且易于工程实现的精密单点定位函数模型，即基于星间组合差分的精密单点定位方法。

技术方案：本发明首先利用同一历元不同卫星之间的观测方程求差，组成星间一次差观测方程；然后在星间一次差的基础上，在相邻历元间的观测方程再求差，组成星间历元间二次差观测方程；最后以二次差方程求解的测站坐标与权阵作为卡尔曼滤波器的初始值，以星间一次差为函数解算模型，用自适应卡尔曼滤波的方法求解测站坐标和模糊度等参数，实现基于星间组合差分精密单点定位。

具体按以下步骤：

1)根据GPS接收机得到的观测文件，列出消电离层组合的GPS精密单点定位的观测方程：

①对于双频GPS接收机的观测值主要有C1、L1、L2、P2四类；其中L1、L2分别表示GPS卫星信号调制波L1、L2载波上的相位观测值，C1表示L1载波上的粗捕获码伪距观测值，P2分别表示L2载波上的精密测距码伪距观测值，GPS精密单点定位的观测方程为：