[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

说明书

本发明涉及一种基于PPP技术的海底大地基准点精确定位方法，其技术特点包括：测线设计，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，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；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。本发明设计合理，不仅保证了测量精度，而且降低了作业成本，同时GNSS动态PPP定位作业时也不受区域以及距离的限制，提高了作业效率。

技术领域

本发明属于海洋测量技术领域，尤其是一种基于PPP技术的海底大地基准点精确定位方法。

背景技术

海底大地基准点作为定位提供起算基准，其精度直接影响水下潜航器的导航定位精度。目前，海底基准点标校一直依赖空间定位技术和声学定位技术。

为了获得海底基准点的绝对位置，通常借助海面测量船舶为载体，利用空间定位技术和装备获得船舶的绝对空间位置，然后利用声学定位技术和设备测定海面测量船舶与海底基准点之间的相对位置，从而推算出海底基准的三维空间位置。因此，空间定位和声学定位技术决定了标校技术的可行性和实际应用。

在最新的海底基准点标校作业模式中，水上部分船舶载体的瞬时空间位置确定采用了GNSS技术；而海底基准点标校技术的水下部分，主要借助声学定位技术获得海底基准点的应答器与船载换能器之间的相对位置，主要包括长基线(LBL)、短基线定位(SBL)和超短基线定位(USBL)技术及其组合技术。这些声学定位技术的工作原理、作业流程、有效范围、定位精度存在较大差异；其中，长基线定位技术作用距离最远、定位精度最高；短基线技术作用距离和定位精度次之；超短基线的作用范围最小，其在小范围内的定位精度也很高，但是距离增加、定位精度下降明显，由于其使用最为方便，也是海洋调查中应用最为广泛的声学定位技术。

除上述两项关键技术外，海底基准点标校技术还涉及到船体姿态测量、仪器偏心归算和同步工作等技术问题。另外，国内外学者也对标校技术的作业方法进行了大量研究。由最初提出的两步法，即利用三维空间距离交会及三角锥法确定控制点的平面坐标并利用三叶法或四叶法确定控制点的垂直坐标，发展至近年来广泛应用的单点圆走航校准、短基线校准、相对校准和联合校准等，校准精度也由最初的米级提高到分米级甚至厘米级。传统基准点校准采用母船静态定位，需要两艘以上的船只进行标校，才能确保有多余观测，增加了作业成本，且方向和距离测量值单一，观测值空间分布不均匀，无法保证定位精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、测量精度高、作业成本低且使用简便的基于PPP技术的海底大地基准点精确定位方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于PPP技术的海底大地基准点精确定位方法，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。

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；