[发明专利]一种基于PPP技术的海底大地基准点精确定位方法

权利要求书

1.一种基于PPP技术的海底大地基准点精确定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、测线设计：根据海底大地基准点水深值设计圆周测线和直线测线；

步骤2、通过海面测量船上的USBL船载换能器和双频GNSS天线，采用长时间动态PPP观测方法，求得USBL船载换能器的三维位置；

步骤3、按照步骤1给出的测线，USBL船载换能器和海底声标基准点进行同步观测，精确测定距离和方向，得到包括多船位的高精度GNSS数据和USBL声学定位数据的观测数据；

步骤4、基于步骤3获取的观测数据，建立水下声学测距观测方程，采用动态PPP定位解算方法对测线数据进行精确解算，得到海底大地基准点绝对三维位置坐标。

2.根据权利要求1所述的一种基于PPP技术的海底大地基准点精确定位方法，其特征在于：所述步骤1测线设计包括：

⑴海面测量船以基准点水深值为半径作圆周加2组互为45°十字航行，得到一条圆周测线和4条交叉于圆心的直线测线；

⑵海面测量船以基准点水深值为直径作圆周加2组互为45°十字航行，得到一条圆周测线和4条交叉于圆心的直线测线。

3.根据权利要求1所述的一种基于PPP技术的海底大地基准点精确定位方法，其特征在于：所述双频GNSS天线的安装：高度角要求大于15度无遮挡。

4.根据权利要求1所述的一种基于PPP技术的海底大地基准点精确定位方法，其特征在于：所述步骤3采集的观测数据包括：GNSS、方位、姿态和USBL数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于PPP技术的海底大地基准点精确定位方法，其特征在于：所述步骤4的具体实现方法包括以下步骤：

⑴USBL换能器通过测距或测相计算船载收发器与海底大地基准点之间的相对坐标，再根据船载收发器空间三维坐标，计算海底大地基准点绝对坐标；

⑵罗经提供海面测量船上USBL船载换能器的方位，姿态传感器提供换能器的横摇和纵摇姿态信息，结合GNSS天线的绝对定位结果，计算得到USBL船载换能器的绝对坐标；

⑶USBL船载换能器用来发射声波和接收来自应答器的回波，检测发射时刻t1和接收时t2，并结合应答器在海底的编码延迟Δt，确定声波在换能器到海底应答器之间的单程传播时间T，用于后续的声线跟踪以及换能器到应答器之间直线距离S的计算；

⑷表层声速计用来测量换能器位置的声速CV，声速剖面仪用于测量换能器到海底应答器间的声速剖面；

⑸获得了每个时刻的声速剖面后，根据每个时刻实测的换能器到应答器的时间T，采用层内常声速的分层追加方法，实现声线跟踪，得到换能器到应答器之间的直线距离SVi；

⑹通过空间测距交会定位方法精确求出海底应答器坐标位置，选取对称的4个观测值构建1组观测方程为：

式中：X、Y、Z为待求的海底应答器坐标位置，X_i、Y_i、Z_i为换能器在不同方位时坐标值，S_i为水下声学系统测量得到的换能器到应答器的空间距离，i＝1,2,3,4；

海面测量船采集了n组声学数据，联立n组观测方程，通过初差剔除,按最小二乘估计准则解算该应答器的位置，具体过程如下：

设海底大地基准点基线数量为n，假设各个边的观测条件一致，采用距离定权：

设σ₀为单位权标准差，则根据给定的测距精度定权：

列误差方程为：

最后，基于V^TPV＝min，计算海底大地基准点绝对坐标及观测边改正量，其中，σ_i为观测点的标准差，x0，y0，z0为观测坐标值，vx，vy，vz为坐标改正数。