一种区域地基增强PPP-RTK模糊度单历元固定方法

摘要

本发明提供一种区域地基增强PPP-RTK模糊度单历元固定方法，其通过对备选星间单差模糊度的固定可行性进行优化排序，改善PPP-RTK方法的模糊度收敛时间，采用基于PPP-RTK技术的单参考站处理模式对CA/P1伪距观测值残差和L1、L2相位观测值残差分别建模，并考虑到用户在进行模型精化后伪距观测值精度较高、宽巷观测值波长较长、以及宽巷模糊度和L1模糊度间的线性约束关系，通过逐级求解模糊度实现无电离层组合模糊度的单历元固定，从而将PPP模糊度确定时间缩为最短，最大程度的提升精密定位用户的工作效率。

主权项

1.一种区域地基增强PPP-RTK模糊度单历元固定方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1、计算得到基准站处CA/P1伪距非差观测值残差和消除模糊度影响的L1、L2载波相位非差观测值残差，并将其作为区域地基增强信息播发给网内用户，具体包括：步骤1.1、利用IGS实时精密卫星轨道、实时精密卫星钟差产品、以及全球均匀分布的基准站的观测数据按照常规PPP-RTK方法实时计算卫星硬件延迟UPD；步骤1.2、对备选星间单差模糊度的固定可行性进行优化排序；步骤1.3、利用实时计算的卫星硬件延迟UPD信息和固定可行性的排序对每个区域地基增强基准站的观测数据进行PPP-RTK模糊度固定，获得其星间单差模糊度固定解；步骤1.4、设定参考卫星，根据已知的地基增强基准站坐标，利用公式（1）反算得到卫星轨道、卫星钟差、大气折射等对应的CA/P1伪距误差信息和L1、L2相位误差信息，即此时基准站的伪距非差观测值残差Omc_P1和消除模糊度影响的相位非差观测值残差Omc_L1和Omc_L2，并将其作为区域地基增强信息播发给网内用户；Omc_P1＝O_P1-ρ-ct+cT+M_P1Omc_L1＝(O_L1+N_L1)λ_L1-ρ-ct+cT+M_L1  （1）Omc_L2＝(O_L2+N_L2)λ_L2-ρ-ct+cT+M_L2其中，O_P1、O_L1、O_L2为基准站处的CA/P1伪距和L1、L2相位观测值，N_L1、N_L2为按照PPP-RTK方法计算得到的基准站处L1、L2非差模糊度，λ_L1、λ_L2为L1、L2相位观测值波长，ρ为测站卫星间几何距离，c为真空中的光速，t、T为接收机和卫星钟差，M_P1、M_L1、M_L2为CA/P1伪距、L1、L2观测值的改正量；步骤2、用户根据其自身近似坐标得到与周边区域地基增强基准站间的相对位置关系，通过对获取的周边基准站区域地基增强信息进行拟合内插，计算用户处对应的地基增强信息，将用户处载波相位和伪距观测值进行精化；步骤3、按照区域地基增强精密单点定位用户模糊度固定的三步法快速解算其宽巷和无电离层组合模糊度；采用由宽巷模糊度、L1模糊度到无电离层组合观测值模糊度逐步固定的三步法解算用户星间单差模糊度，具体包括以下步骤：步骤3.1、利用精化后的CA/P1伪距观测值和精化后的宽巷载波相位观测值组成星间单差联合观测方程，如公式（2）所示，通过LAMBDA算法搜索星间单差宽巷模糊度▽N_WL，并辅以RATIO检验判定模糊度固定结果的有效性；$\left\{\begin{array}{c}▿{\hat{O}}_{P1}=▿\rho -c▿T-▿M_{P1}\\ ▿{\hat{O}}_{\mathrm{WL}}=\frac{▿\rho -c▿T-▿M_{\mathrm{WL}}}{{\lambda }_{\mathrm{WL}}}-▿N_{\mathrm{WL}}\end{array}\right.---\left(2\right)$其中，▽ρ为测站卫星间几何距离的星间单差结果，c为真空中的光速，▽T为星间单差卫星钟差，▽M_P1、▽M_WL为CA/P1伪距、宽巷相位观测值的星间单差改正量，λ_WL为宽巷相位观测值波长；步骤3.2、将精化后的宽巷载波相位距离观测值与精化后的无电离层组合载波相位观测值组成星间单差联合观测方程，如公式（3）所示，计算无电离层组合模糊度浮点解▽N_IF，按照公式（4）计算得到星间单差L1模糊度的浮点解▽N_L1；$\left\{\begin{array}{c}▿{\hat{O}}_{\mathrm{WL}}=\frac{▿\rho -c▿T-▿M_{\mathrm{WL}}}{{\lambda }_{\mathrm{WL}}}-▿N_{\mathrm{WL}}\\ ▿{\hat{O}}_{\mathrm{IF}}=\frac{▿\rho -c▿T-▿M_{\mathrm{IF}}}{{\lambda }_{\mathrm{IF}}}-▿N_{\mathrm{IF}}\end{array}\right.---\left(3\right)$$▿N_{L1}=\frac{f_{L1}+f_{L2}}{f_{L1}}▿N_{\mathrm{IF}}-\frac{f_{L2}}{f_{L1}-f_{L2}}▿N_{\mathrm{WL}}---\left(4\right)$其中，▽M_IF为无电离层组合观测值星间单差改正量，λ_IF为无电离层组合相位观测值波长，f_L1、f_L2为L1、L2观测值的频率；利用星间单差宽巷模糊度▽N_WL按照公式（5）计算得到星间单差L1模糊度的近似值并将其作为L1模糊度解算时的虚拟观测方程加入法方程；$▿{\tilde{N}}_{L1}=\frac{f_{L1}}{f_{\mathrm{WL}}}▿N_{\mathrm{WL}}+\frac{c{f}_{L1}▿{\hat{O}}_{\mathrm{WL}}+f_{L1}{f}_{\mathrm{WL}}▿M_{\mathrm{WL}}-c{f}_{\mathrm{WL}}▿{\hat{O}}_{L1}-f_{L1}{f}_{\mathrm{WL}}▿M_{L1}}{c{f}_{\mathrm{WL}}}---\left(5\right)$其中，f_WL为宽巷观测值的频率，为精化后的用户星间单差L1观测值，▽M_L1为L1观测值星间单差改正量；步骤3.3、通过LAMBDA算法搜索星间单差L1模糊度，并辅以RATIO检验和公式（6）判定L1模糊度固定结果的有效性；$|▿N_{L1}-▿{\tilde{N}}_{L1}|<e---\left(6\right)$误差阈值e由观测噪声和区域地基增强信息的精度决定，e=0.5；利用模糊度▽N_WL、▽N_L1，根据公式（7）计算获得无电离层组合观测值对应星间单差模糊度的固定解▽N_IF，并得到相应的模糊度固定解定位结果；$▿N_{\mathrm{IF}}=\frac{f_{L1}{f}_{L2}}{f_{L1}^2-f_{L2}^2}▿N_{\mathrm{WL}}+\frac{f_{L1}}{f_{L1}+f_{L2}}▿N_{L1}---\left(7\right)$