[发明专利]一种GNSS基线解算参考卫星选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种GNSS基线解算参考卫星选择方法，具体地说是一种适用于GNSS相对定位参考卫星的选择方法。

背景技术

GNSS基线解算时，参考卫星的选择是一个重要问题，参考卫星选择的好坏直接影响定位的精度与可靠性。选取参考卫星的一般策略是选择卫星高度角最大的卫星。由于卫星高度角最高，理论上卫星观测数据受大气延迟、多径效应等误差源影响最小，构建双差模型时参考卫星引入的误差也最小。但是，高度角并不是影响卫星分布结构的唯一因素，因此，单纯依靠高度角确定选星方案并不合适。PDOP（Positional Dilution of Position）是位置精度衰减因子，其数值越小，卫星几何强度越好，因此，PDOP值可用来选取参考卫星。但是在GNSS相对定位中，由于采用差分技术，独立观测的卫星与参考卫星产生较强的相关性，PDOP值无法及时反映空间卫星相对几何强度。有学者基于法方程病态性指标选择参考卫星，条件数与方差膨胀因子VIF是常用的法方程病态性的指标。较之条件数，VIF更加直观地反映了测量误差对定位结果的影响。但是，当参考卫星带有异常观测时，这种影响将带入所有的双差观测方程中，进而影响定位结果。变形监测中观测环境较为复杂，将严重影响该方法的可行性与有效性。因此，选择参考卫星不仅要考虑法方程结构的稳定性，还要涉及参考卫星观测值质量。

基准站：作为参考基准的测站；

流动站：作为流动监测的测站；

测站：GNSS测量时的站点，本发明中指基准站或流动站。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种GNSS基线解算参考卫星选择方法，结合稳健估计与VIF（Variance Inflation Factor,方差膨胀因子）的选星策略，抑制观测异常的影响，提高基线解算的精度与可靠性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种GNSS基线解算参考卫星选择方法，该方法为：

1）采集基准站与流动站星历数据与观测数据，利用星历数据解算观测卫星空间坐标，采用伪距定位的方法计算流动站近似坐标，则测站的相位观测方程为：

其中，上标p代表观测卫星，下标I代表测站，为测站I到观测卫星p的载波相位观测值，单位为m；为测站I到观测卫星p的几何距离，单位为m；c为真空光速；dts^p为观测卫星p的钟差，dtr_I为测站I的接收机钟差；dt_sys为测站I接收到的不同导航卫星系统之间的系统时间差；λ^p为观测卫星p的载波波长；为测站I与观测卫星p间的整周模糊度，分别为测站I与观测卫星p间的电离层和对流层时延；为测站I与观测卫星p间服从正态分布的相位观测值量测噪声；为测站I与观测卫星p间相位观测值量测噪声的方差；所述测站I是指基准站i或流动站j；

2）利用上述相位观测方程进行基准站与流动站之间的差分计算，获得关于共视卫星站间单差相位观测方程：

其中，dtr_ij=dtr_j-dtr_i；为单差相位观测值量测噪声，所述共视卫星是指基准站与流动站共同观测的卫星；

3）选择一颗基准站与流动站的共视卫星作为参考卫星，利用上述单差相位观测方程组建双差观测方程：

其中，p代表观测卫星，q为参考卫星；为双差相位观测值量测噪声，为双差相位观测值量测噪声的方差；分别为基准站i与卫星p间、流动站j与卫星p间相位观测值量测噪声的方差；

4）计算双差相位观测值标准化残差计算公式为：

5）将上述双差相位观测值标准化残差组成标准化残差序列，利用IGGIII模型确定双差观测值自适应降权因子

6）利用上述双差观测值自适应降权因子和双差相位观测值量测噪声的方差重新确定更新后的双差相位观测值量测噪声的方差利用更新后的双差相位观测值量测噪声的方差构建双差观测值方差阵

7）计算方差膨胀因子VIF：

其中，双差观测值系数阵H_dd为矩阵去除参考卫星对应的列之后的矩阵，