[发明专利]顾及信号间偏差稳定性的多频多模GNSS精密定位方法和设备

说明书

本发明公开了一种顾及信号间偏差稳定性的多频多模GNSS精密定位方法和设备，方法为：获取接收机良好环境下的多频多模GNSS观测数据；采用顾及各信号间偏差的观测方程进行多频多模精密单点定位(PPP)，得到各历元中信号间偏差参数估值；利用信号间偏差的短时稳定性，对其收敛后的结果取平均，获得良好观测环境下各信号间偏差的平均值并存储；当观测环境变差时，将各信号间偏差的平均值作为虚拟观测值，用于恶劣环境下该接收机PPP解算中。本发明可以有效提高恶劣观测环境下多频多模GNSS精密定位的精度、可靠性以及收敛时间。

技术领域

本发明涉及一种顾及信号间偏差稳定性的多频多模GNSS精密定位方法和设备，主要应用于恶劣环境下的多频多模GNSS精密单点定位。

背景技术

随着GPS，GLONASS系统的现代化建设、北斗三号卫星导航系统(BDS-3)的全面开通以及Galileo星座的加速部署，能够提供公开定位服务信号的全球卫星导航系统(GNSS)越来越多，各大系统均能在3～6个频率上提供公开服务信号。例如，现代化的GPS、GLONASS卫星以及所有BDS-2卫星均可播发三频观测信号，Galileo卫星可播发五频观测信号，BDS-3卫星可播发六频观测信号。可用系统的增多和可用信号数量的提升使得多频率、多系统融合定位成为GNSS重要的发展方向。在GNSS提供的众多服务中，精密单点定位(PPP)因其算法简单、全天候、单站即可完成等优点而广泛应用于形变监测、环境监测和高精度导航定位领域。融合使用多系统、多频率的观测数据可以显著增加可见卫星数和可用观测值，获得更好的卫星几何分布图形，其PPP定位精度、可用性和可靠性均优于传统的GPS单系统PPP。

然而，进行多频多模GNSS精密定位时必须考虑不同信号间的兼容问题。例如，同一系统播发的不同频率卫星信号在接收机端的伪距硬件延迟互不相同；不同GNSS系统的时间基并不一致，各系统的卫星信号在接收机端的硬件延迟也不相同。为抵消系统内不同频率信号的不一致，通常采用在各系统第三及以上频率的伪距观测方程中引入频率间偏差(IFB)参数的方法进行补偿。而对于系统间信号的差异，通常选定GPS作为参考系统，并在其他系统的观测方程中引入该系统与GPS间的系统间偏差(ISB)参数，用ISB参数吸收上述偏差。两方法简单有效，但由于引入了其他未知参数，观测值的冗余度会有所降低。在山区、森林、城市峡谷等观测条件恶劣、可见卫星有限、观测值过少的环境下，多频多模PPP的可靠性和精度将严重下降。

发明内容

针对在观测条件恶劣环境下的可见卫星数量有限导致多频多模GNSS定位性能下降的问题，本发明提出一种顾及信号间偏差稳定性的多频多模GNSS精密定位方法和设备，通过虚拟观测方程对各类信号间偏差进行合理约束，达到提升恶劣环境下PPP定位性能、拓宽GNSS精密定位的应用环境的目的。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

顾及信号间偏差稳定性的多频多模GNSS精密定位方法，包括：

步骤1，获取接收机良好环境下的多频多模GNSS观测数据；

步骤2，采用顾及各信号间偏差的观测方程进行多频多模精密单点定位(PPP)，得到各历元中信号间偏差参数估值；

步骤3，利用信号间偏差的短时稳定性，对其收敛后的结果取平均，获得良好观测环境各信号间偏差下的平均值并存储；

步骤4，当观测环境变差时，将各信号间偏差的平均值作为虚拟观测值，用于恶劣环境下该接收机进行多频多模精密单点定位。

进一步地，所述步骤2顾及的信号间偏差，包括系统间偏差ISB和频率间偏差IFB。

进一步地，所述步骤2在进行多频多模精密单点定位时，使用来自GPS、GLONASS、Galileo、BDS-2和BDS-3这些系统所有频率的伪距和相位观测值。

进一步地，步骤2选择GPS作为参考系统，多频多模精密单点定位的方法为：