层次校验的北斗Ⅱ双频载体姿态测量方法

摘要

本发明公开了层次校验的北斗Ⅱ双频载体姿态测量方法，其特征在于：首先确定北斗Ⅱ双频双差整周模糊度候选解，然后对双频双差整周模糊度候选解进行基线长度检验筛选出可信双频双差整周模糊度候选解，最后采用基本层次校验法或鲁棒层次校验法，对可信双频双差整周模糊度候选解进行基线姿态角层次校验，获得双频双差整周模糊度正确解。本发明层次校验方法对更多的(更大范围的)双差整周模糊度候选解进行筛选，扩大了双差整周模糊度的筛选空间，以保证不错过正确解，提高了双差整周模糊度求解的成功率和效率，具有广阔的应用前景。

主权项

层次校验的北斗Ⅱ双频载体姿态测量方法，其特征在于按如下步骤进行：a、确定北斗Ⅱ双频双差整周模糊度候选解a1、采用北斗Ⅱ的B1频点和B2频点所分别对应的波长λ₁和λ₂进行超长波长组合，获得超长波长组合波长λ_EWL，同时获得超长波长组合的双差载波相位观测值矩阵Φ_EWL、超长波长组合的双差整周模糊度矢量N和超长波长组合的观测噪声误差矢量e；按式(1)求解获得超长波长组合的双差整周模糊度矢量N的m个超长波长组合双差整周模糊度候选解N_EWL，1,…,N_EWL，i,…,N_EWL,m，i＝1,2,3,…,m：Φ_EWL＝A·N+B·b+e        (1)；式中，b为基线矢量；A和B分别为N和b的设计矩阵；按式(2)求解计算获得每个超长波长组合双差整周模糊度候选解所对应的超长波长组合伪距值ρ_EWL,i：ρ_EWL,i＝λ_EWL(N_EWL,i+Φ_EWL)      (2)；a2、采用北斗Ⅱ的B1频点和B2频点所分别对应的波长λ₁和λ₂进行长波长组合，获得长波长组合波长λ_WL和长波长组合的双差载波相位观测值Φ_WL；由式(3)获得长波长组合的双差整周模糊度浮点解i＝1,2,3,…,m：对所述长波长组合的双差整周模糊度浮点解取整获得m个长波长组合双差整周模糊度候选解N_WL，1,…,N_WL，i,…,N_WL,m，i＝1,2,3,…,m；由式(4)计算获得每个长波长组合双差整周模糊度候选解所对应的长波长组合伪距值ρ_WL,i，i＝1,2,3,…,m：ρ_WL,i＝λ_WL(N_WL,i+Φ_WL)    (4)；a3、由式(5)获得B1频点对应的双差整周模糊度浮点解式中，Φ₁和λ₁分别为B1频点对应的双差载波相位观测值和B1频点对应的波长；对B1频点对应的双差整周模糊度浮点解取整获得B1频点对应的波长λ₁的双差整周模糊度候选解N₁、…、N_i、…、N_m，i＝1,2,…,m；a4、对每一个B1频点对应的波长λ₁的双差整周模糊度候选解N_i按如下方式进行拓展：设可视卫星有k+1颗，则B1频点对应的波长λ₁的双差整周模糊度候选解N₁、…、N_i、…、N_m皆为k维，即j＝1,2,…,k；将N_i的每一维变量拓展为三个值：和则N_i拓展为3^k个，分别为则由N₁,N₂,…,N_m共拓展为3^k×m个双频双差整周模糊度候选解：b、对3^k×m个双频双差整周模糊度候选解进行基线长度检验基于单基线载体姿态测量系统，分别计算3^k×m个双频双差整周模糊度候选解的基线矢量L^j(j＝1,2,…,3^k×m)，并对各基线矢量做如下判断：若基线矢量L^j满足条件||L^j|‑l_base|<0.05·l_base，其中l_base为真实基线的长度，则该基线矢量L^j所对应的双频双差整周模糊度候选解为可信双频双差整周模糊度候选解；若所有双频双差整周模糊度候选解的基线矢量L^j皆不满足条件，则转入步骤a，采用更新的卫星历元数据重新解算，直至获得不少于一个的可信双频双差整周模糊度候选解；设经过基线长度检验，共筛选出p个可信双频双差整周模糊度候选解p≥1，s＝1,2,…,p；c、采用基本层次校验法或鲁棒层次校验法，对p个可信双频双差整周模糊度候选解进行基线姿态角层次校验，获得双频双差整周模糊度正确解：c1、所述基本层次校验法的步骤为：c11、第一次基线旋转和校验：将基线从初始位置在水平或垂直方向上旋转航向角度θ或俯仰角度θ至位置使相对于初始位置的航向角增量或俯仰角增量为θ；由可信双频双差整周模糊度候选解计算出基线在旋转前后航向角或俯仰角的角度变化量并按式(6)进行角度一致性判断：设经第一次旋转保留下来的可信双频双差整周模糊度候选解为t＝1,2,…,u；c12、第二次基线旋转和校验：将基线从位置在水平或垂直方向上再次旋转航向角度θ或俯仰角度θ，至位置使相对于初始位置的航向角增量或俯仰角增量为2θ；由经第一次基线旋转保留下来的可信双频双差整周模糊度候选解计算出基线在第二次旋转前后航向角或俯仰角的角度变化量并按式(7)进行角度一致性判断：设经第二次旋转保留下来的可信双频双差整周模糊度候选解为(r＝1,2,…,v)；c13、按照这种方式，继续进行基线旋转和校验，直到保留下来的可信双频双差整周模糊度候选解为一个，即为双频双差整周模糊度正确解；若在上述层次校验过程中，p个可信双频双差整周模糊度候选解均被剔除，则转入步骤a，采用更新的卫星历元数据重新进行解算；c2、所述鲁棒层次校验法的步骤为：c21、第一次基线旋转和校验：将基线从初始位置在水平或垂直方向上旋转航向角度θ或俯仰角度θ至位置使相对于初始位置的航向角增量或俯仰角增量为θ；由可信双频双差整周模糊度候选解计算出基线在旋转前后航向角或俯仰角的角度变化量并按式(8)进行角度一致性判断：其中α为误差容限；设经第一次旋转保留下来的可信双频双差整周模糊度候选解为t＝1,2,…,u；c22、第二次基线旋转和校验：将基线从位置在水平或垂直方向上再次旋转航向角度θ或俯仰角度θ，至位置使相对于初始位置的航向角增量或俯仰角增量为2θ；由经第一次旋转保留下来的可信双频双差整周模糊度候选解计算出基线在第二次旋 转前后航向角或俯仰角的角度变化量并按式(9)进行角度一致性判断：设经第二次旋转保留下来的可信双频双差整周模糊度候选解为(r＝1,2,…,v)；c23、按照这种方式，继续进行基线旋转和校验，直到保留下来的可信双频双差整周模糊度候选解为一个，即为双频双差整周模糊度正确解；若在上述层次校验过程中，p个可信双频双差整周模糊度候选解均被剔除，则转入步骤a，采用更新的卫星历元数据重新进行解算；d、由双频双差整周模糊度正确解解算获得基线姿态角，即为北斗Ⅱ双频载体姿态。