一种用于无验潮水深测量的动态精密单点定位方法

摘要

本发明公开了一种用于无验潮水深测量的动态精密单点定位方法，涉及动态精密单点定位领域，该方法基于附有水位约束的动态精密单点定位技术，通过开始测试位置的水位值推算得到接收机天线高程，根据内河航道水位变化不大的特点，在观测方程中引入高程约束条件，采用附有高程约束的动态精密单点定位模型得到每个测点的平面和高程信息，进而计算各测点处的水位值，本发明提供的一种用于无验潮水深测量的动态精密单点定位方法，能够加快动态精密单点定位收敛的时间，提高工作效率。

主权项

一种用于无验潮水深测量的动态精密单点定位方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一：读取验潮站初始位置的水位值d_水位，利用初始位置的水位值d_水位与高程值H_大地高转换公式H_大地高＝L+d_水位+ζ得到接收机天线中心的高程值H_大地高；L表示接收机天线到水面的高差；ζ为高程异常值，将理论深度基准面当成似大地水准面，理论深度基准面就是似大地水准面到参考椭球面的高程异常值ζ。步骤二：从接收机得到的双频伪距和载波相位观测值，列出“消电离层组合”的动态精密单点定位模型：式中，L₁、L₂分别是GPS信号调制波L₁、L₂载波上改正后的相位观测值(单位为m)；P₁、P₂分别是GPS信号调制波L₁、L₂载波上改正后的伪距观测值；f₁、f₂分别是L₁、L₂载波的频率；λ₁、λ₂分别是L₁、L₂载波的波长；N₁、N₂分别是L₁、L₂载波的整周模糊度；ρ是卫星到接收机的几何距离；c是光速；dt_r、dt^s分别是接收机钟差和卫星钟差；dtrop是对流层延迟项；分别是“消电离层组合”伪距和相位观测值的残差值；在动态精密单点定位模型中，每个历元的接收位置参数都是不断变化的， 进行Kalman滤波时，设置噪声向量协方差阵的坐标相关参数为(100m)²。将动态精密单点定位模型进行线性化：V＝AX‑LX＝[δx，δy，δz，dt_r，δtrop，N₁，…，N_n]^T式中，接收机r观测的任意一颗卫星i的系数矩阵为：式中，x_i、y_i、z_i表示卫星i的坐标，X^r、Y^r、Z^r表示接收机r的坐标，表示卫星到接收机的几何距离；M_i表示天顶方向上的对流层湿延迟投影函数；第一行为载波相位观测方程式系数，第二行为伪距观测方程式系数。步骤三：在动态精密单点定位模型中加入高程约束条件：V＝RX‑W高程约束条件的系数阵为：上式中，B_O、L_O分别表示接收机的概略纬度和经度；表示通过初始位置水位值d_水位推算得到的天线中心的高程值H_大地高；内河航道水面的短时间波动范围一般在20cm以内，在动态Kalman滤波模型中，将噪声向量协方差阵的高程约束相关参数设置为(0.2m)²；步骤四：利用动态精密单点定位计算得到接收机天线的三维坐标；通过动态精密单点定位技术可以得到GPS天线中心的高程值H_大地高，测量出GPS天线中心到换能器底部的高差L和吃水深度H_吃水，结合测深仪得到的水深值H_水深，可得到泥面相对于参考椭球面的高程为：H_泥面＝H_大地高‑L‑H_吃水‑H_水深泥面相对于理论深度基准面的高程为：H＝H_理论‑H_泥面＝H_理论‑(H_大地高‑L‑H_吃水‑H_水深)＝(H_理论‑H_大地高)+L+H_吃水+H_水深最终得到深度基准面高程，即水深可以表示为：H＝L+H_吃水+H_水深‑H_大地高+ζ 。