[发明专利]一种基于网络RTK的无人自动化作业特种车高精度定位方法

权利要求书

1.一种基于网络RTK的无人自动化作业特种车高精度定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立GNSS差分观测方程，消除卫星钟差、大气延迟误差和接收机钟差等误差；

步骤2：对整周模糊度进行估计；

步骤3：对整周模糊度进行降相关与搜索；

步骤4：对模糊度进行检验；

步骤5：周跳的探测与修复；

步骤6：对无人自动化作业特种车的姿态信息进行感知，同时将运动测量实时信息转换到导航坐标体系下，并对位置和速度实现更新。

2.根据权利要求1所述的一种基于网络RTK的无人自动化作业特种车高精度定位方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：

步骤1-1：统一时空基准，包括时间系统的统一和坐标系统的统一，其中时间系统的统一关系如下：

GPST＝UTC+1s×n-19s (1)

BDT＝GPST-14s (2)

式中，GPST为GPS时，表示GPS主控站的原子钟控制的专用的时间系统；UTC表示协调世界时；n表示调整参数，具体数值由国际地球自转服务局发布；BDT表示北斗时；

步骤1-2：建立伪距和载波相位观测方程：

式中，上标s表示观测卫星，下标r表示接收机；p和分别为伪距和载波相位观测量；ρ为卫星信号发射时刻与接收机的真实距离；c为真空中的光速；dt_r和dt^s分别为接收机钟差和卫星钟差；T为信号在大气中传播过程中的对流层误差；I为信号在大气中传播过程中的电离层误差；λ为载波相位波长；N为以周为单位的整周模糊度；εp和分别为伪距和载波相位的其他误差(包括噪声误差)；

步骤1-3：建立单差观测模型，基准站r与移动站q进行站间差分，基准站接收机r和移动站接收机q对同一颗卫星s进行差分计算，其中，基准站r的伪距和载波相位观测方程为式(3)和(4)，而移动站q的伪距和载波相位观测方程如下：

式(3)与式(5)作差，以及式(4)与式(6)作差可以卫星钟差dt_q，从而得到单差模型：

式(7)和式(8)中，Δ表示单差，对于短基线情况下，基准站和移动站的电离层延迟误差和对流层延迟误差相差很小，所以可以近似将式(7)和式(8)中对流层和电离层的差值等于0，可以得到：

步骤1-4：建立双差观测模型，设参考卫星y，则基准站r和移动站q的单差方程与式(9)和(10)类似，

将式(9)和(11)，(10)和(12)作差，消除了接收机钟差项得到双差观测方程：

式(13)、(14)中，▽Δ表示双差符号，双差整周模糊度保留了整数特性，并且可以有效分离；

设有N个可用卫星，则载波相位和伪距的观测方程的个数为2(N-1)个，其中，未知量包括基线双差伪距的3个方向坐标，还有N-1个双差模糊度，所以根据数学上求解方程的原则：方程数大于等于未知数；为了求解模糊度的浮点解，则需要：2(N-1)≥3+(N-1)，解得N＝4，所以同时观察到4颗可视卫星，是单系统实现差分定位的最低要求；

当以4颗卫星a，b，c，d进行解算时，加入伪距双差观测量，可以建立一个6维的方程组，以大高度角的卫星a作为主星，则得到：

其中，[l m n]为卫星到接收机的单位向量，[δX δY δZ]为接收机概略坐标改正数，▽ΔR为双差伪距观测值，将式(15)写成矩阵形式：

Y＝HX (16)

式(16)中，H为接收机到卫星的单位矢量构成的设计矩阵，X为待求的基线矢量和模糊度解，利用最小二乘法可以解算出模糊度的浮点解：

式(17)中，为模糊度的浮点解，令基线矢量双差整周模糊度矢量最小二乘结果可以表示为：

在式(19)中，Q表示向量X的协方差矩阵，表示基线矢量的协方差矩阵，表示模糊度矢量的协方差矩阵，和表示基线矢量和模糊度矢量的互协方差矩阵。