[发明专利]一种基于大气误差增强的多频PPP序贯单历元定位方法

说明书

本发明公开了一种基于大气误差增强的多频PPP序贯单历元定位方法，包括：利用区域稀疏参考站，通过已知精确坐标的PPP解算，构建天顶对流层和各卫星倾斜电离层延迟模型，为用户提供大气增强信息；用户按多频GNSS非组合模型，构建附有大气增强的满秩可估解算模型；对非组合模型得到的模糊度及其方差‑协方差实施整数变换，将其映射为超宽巷、宽巷、窄巷形式；采用整数模糊度搜索方法，依次序贯固定超宽巷、宽巷和窄巷模糊度，并得到相应模糊度固定状态下的定位解。本发明通过稀疏参考站大气增强和多频模糊度序贯解算，能够实现单历元PPP模糊度快速固定，在窄巷模糊度无法可靠固定的局部时段，依靠宽巷解仍然可实现优于10cm的高精度定位解。

技术领域

本发明属于GNSS(Global Navigation Satellite System)定位与导航技术领域，涉及GNSS精密单点定位技术，具体涉及一种基于大气误差增强的多频PPP序贯单历元定位方法。

背景技术

全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System)凭借其全天候工作、全球覆盖率高、定位精度高以及实时高效性等诸多优势，成为人们获取精准时空信息的主要手段之一，被广泛应用于变形监测、精密授时、精密定轨等诸多领域，作为国家的重大基础设施，也是国家定位导航授时PNT(Positioning Navigation and Timing)体系中极为重要的一环。目前，国际公认的四大GNSS系统包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo以及我国自主研发的BDS系统。近年来，随着GPS的现代化、GLONASS和Galileo系统的不断完善以及我国BDS-3系统的全球组网，新一代的导航卫星均能够在三个乃至更多的频点播发导航信号，GNSS正式进入了多模多频兼容互操作的时代。

精密单点定位PPP(Precise Point Positioning)技术是GNSS高精度定位的主要方式之一，其通过精确考虑各种误差改正，基于单台接收机即可在全球范围内实现绝对高精度定位，具有定位灵活便捷性高的优点，不过，其往往受限于外部的精密轨道和钟差产品，同时模型待估参数较多且相关性强，通常需要较长的时间才能达到厘米级的精度，此外，由于存在小数周偏差FCB(Fractional Cycle Bias)的影响，常规的PPP数据处理仅能得到浮点解，定位的可靠性较低，即便在对FCB改正的基础上，可靠的模糊度固定也需要相当的初始化时间。随着自动驾驶等新型位置服务行业的兴起，除了定位精度以外，用户更加注重定位的实时性、连续性和可靠性，尤其是在城市峡谷等复杂应用场景下，受限于GNSS信号自身的脆弱性，一旦发生周跳或信号失锁，PPP将面临着重收敛或重初始化的问题，这些难点也成为PPP规模化推广应用的瓶颈。

随着多模多频逐步成为GNSS领域新的发展趋势，相比于单系统，多模GNSS意味着更多的可视卫星数与更优的几何分布，多频信息意味着更多特性优良的观测值组合，这些都可以加强PPP的模型强度，一定程度上缩短其收敛和初始化时间，提高定位的连续性和可靠性，但距离实时应用还有一定差距。为了实现PPP模糊度的准实时固定，通常需要引入额外的增强信息(如大气约束信息等)，通过附加约束的方式，减弱模型待估参数之间的相关性，实现模糊度的快速固定。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于大气误差增强的多频PPP序贯单历元定位方法，通过稀疏参考站大气增强和多频模糊度序贯解算，能够实现单历元的PPP模糊度快速固定，在窄巷模糊度无法可靠固定的局部时段，依靠宽巷解仍然可实现高精度的定位解。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于大气误差增强的多频PPP序贯单历元定位方法，包括以下步骤：

(1)利用区域稀疏参考站，通过已知精确坐标的PPP解算，构建天顶对流层延迟模型和各卫星的倾斜电离层延迟模型，为定位站点提供大气增强信息；

(2)用户端站点按多频GNSS非组合模型，构建附有大气增强的满秩可估解算模型；