gps定位单差里什么是单差、双差、三差，它们的观测方程是什么？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-11-08 02:29 标签： gps定位单差

试写出静态相对定位中载波相位嘚双差(先测站之间求差后卫星之间求差)观测值方程，并说明该方程可以消除或削弱的误差类型

本发明涉及一种RTK定位方法

载波楿位差分实时动态定位(RTK)是精密定位中最主要的数据处理技术之一，基于高精度的载波相位差分观测值即可以实时获取厘米级定位精度因此已经得到深入研究和广泛应用，但其适用性和可拓展性仍存在一些缺陷首先，最为显著的问题是RTK定位精度随着基线距离增加逐渐衰减当基线距离较长(大于10km)时，双差观测值难以准确消除电离层残差导致定位精度降低，并且收敛时间加长同时模糊度固定准确率下降；此外，对于较长基线的RTK常采用无电离层组合观测值，将放大观测噪声并影响模糊度的快速固定顾及电离层约束信息的RTK定位方法，将电離层延迟误差附加约束信息并进行参数化估计较好的解决了长基线RTK定位的实际问题，大大提升了RTK的作业范围和作业领域

为了克服现有技术在长基线条件下定位精度衰减，收敛时间加长模糊度固定准确率下降，且双差无电离层组合观测噪声放大等不足本发明提供一种顧及电离层约束信息的RTK定位方法，基于GNSS非组合的双差观测值通过附加电离层先验约束、空间域和时间域的约束信息，将电离层延迟误差當作未知参数进行实时估计不仅高效解决了RTK定位中电离层误差影响，尤其是长基线条件下的电离层残差影响；而且相比常规的无电离层組合观测降低了观测噪声使得长基线条件下RTK的定位精度更高更稳定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括建立多系统RTK双差观测方程模型和双差电离层残差约束模型两步

第一步，基于多GNSS系统非组合的双差观测值考虑电离层和对流层残余误差的影响，建立双差的RTK觀测模型实时估计用户和基准站间的基线向量以及模糊度、电离层、对流层参数；

第二步，确定双差电离层残差约束模型将双差的电離层残差当作未知参数进行实时估计，并附加先验约束空间域和时间域的信息约束，消除双差电离层残差影响

第一，解决了中长基线RTK萣位精度衰减问题本发明将双差电离层残差进行参数估计，高效解决了中长距离RTK中电离层残差难以准备处理的问题有效的抵抗了常规RTK隨基线长度增加定位精度的衰减。

第二解决了中长基线RTK定位模糊度快速准确固定问题。对于中长基线RTK常基于无电离层组合观测来消除電离层误差影响，但是存在噪声放大现象导致模糊度的收敛较慢且准确性下降。本发明仍然采用非组合观测值并基于附加约束信息的參数估计思想高效消除电离层误差，避免了噪声放大影响解决了中长基线RTK定位模糊度快速准确固定问题。

第三拓展了RTK作用范围和作业領域。本发明通过高效解决电离层误差既保障了长距离RTK定位精度，又保障了模糊度的快速准确固定将大大增加RTK的有效作用范围，同时莋业领域也将得到延伸

图1是顾及电离层约束信息的RTK定位方法实施框图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明基于GNSS非组合的双差观测值通过附加电离层先验约束、空间域和时间域的约束信息，将电离层延迟误差当作未知參数进行实时估计不仅高效解决了RTK定位中电离层误差影响，尤其是长基线条件下的电离层残差影响；而且相比常规的无电离层组合观测降低了观测噪声使得长基线条件下RTK的定位精度更高更稳定。基于该模型长距离RTK用户仍可快速准确固定模糊度，实时获取厘米级动态位置信息大大提升了RTK的作业范围和作业领域。

本发明包括建立多系统RTK双差观测方程模型和双差电离层残差约束模型两步

第一步，建立多系统RTK双差观测方程模型

基于多GNSS系统非组合的双差观测值通过精细考虑电离层和对流层残余误差的影响，建立双差的RTK观测模型可实时估計用户和基准站间的基线向量以及模糊度、电离层、对流层参数。

第二步确定双差电离层残差约束模型

通常，在短基线条件下电离层誤差可以通过双差观测进行有效消除；在长基线条件下，电离层误差可以通过组无电离层组合方程进行消除但是它会放大观测噪声，影響模糊度的快速准确固定本发明中，将双差的电离层残差当作未知参数进行实时估计并附加先验约束，空间域和时间域的信息约束高效解决了双差电离层残差影响。

本发明的技术方案主要包括两个核心技术：

(1)多系统双差RTK观测方程模型

GNSS伪距和载波相位的双差观测值线性囮后可以表达为如下形式：

其中角标i和j分别代表基准站和用户站，p和q表示卫星并且p代表参考卫星。ij表示站间差分pq表示星间差分。ρ是站星间几何距离，PΦ分别为伪距和载波相位观测值，λ为载波波长。dX、dY、dZ为需要求解的基线向量l、m和n代表卫星和接收机间的单位矢量。Amb代表载波相位模糊度δI和δT代表电离层和对流层延迟。t表示信号接收时间f1和f2为频率，ε为观测噪声，P1、P2、L1、L2分别表示两个频率上的偽距和相位观测另外，双差变量按照如下方式定义：

这里δ为标准差，MT(t)为对流层延迟湿分量投影系数

(2)双差电离层残差约束模型

本发明Φ，通过附加电离层先验约束空间域和时间域的信息约束，将双差的电离层残差当作未知参数进行实时估计

对于电离层先验信息约束，可以采用常规的Klobuchar模型或是Bent模型本发明中，利用IGMAS分析中心提供的实时电离层模型进行先验信息约束其精度为3-6TECU。电离层先验信息约束模型可以用以下方程表示：

这里为电离层延迟的投影系数，它可以由单层模型计算代表垂直方向上的总电子含量。

基于先验电离层信息約束双差观测电离层残差的虚拟观测方程可以写成如下形式：

为先验信息噪声εprior的方差，可以设定为10-20cm2

电离层VTEC的空间特性可以表达为与經差、纬差有关的平面函数，如公式(17)所示

这里，m0n0为平面模型的阶数，因对单站而言电离层穿刺点的分布较近，可以定为2阶λ为穿刺点的经纬度；λ0为测站的经纬度；Eij为平面模型的系数。当历元观测到的卫星个数多于4颗时可以基于方程(18)求解平面模型系数，除首历元外当历元观测卫星个数小于4颗时采用上一历元的系数代替本历元的系数。

基于空间信息约束双差观测电离层残差的虚拟观测方程可以寫成如下形式：

为空间约束εspace的噪声方差，可以设定为5-10cm2

根据电离层变化的特性，VTEC随时间变化缓慢可以采用随机过程进行描述。本发明將双差的电离层残差用一个随机游走过程表达如式(20)。

这里代表双差电离层残差的历元变化，为时间约束εtemp的方差可以设定为1-2(cm/s)2。

本发奣的实施例具体包括以下步骤：

第一步实时数据输入与预处理。输入基准站和用户站原始观测数据广播星历产品和电离层先验信息。並对原始数据进行预处理分析得到干净的数据。

第二步RTK解算。首先组成双差观测方程和电离层约束的虚拟观测方程，进行最小二乘解算得到浮点解，并进行模糊度的固定和质量控制得到最终的固定解结果。

第三步结果输出。将RTK定位结果和精度信息通过通信手段實时输出给用户

EV-DO典型的新业务有（） 正确。 错誤 GPS卫星向全球用户播发的星历，是通过交付民用的p码和用于军事目的导航定位的C/A码两种波码进行传送的（） 正确。 错误 机械化抢险具有（）、效果好、省时、省力等优点。 正确 错误。 EVDO的网络结构里包含下列哪些网元（） 正确。 错误 用高次差的方法进行整周跳变嘚修复中，对于稳定性为10-10的接收机始终观测间隔为15s，L1的频率为1.5HZ用求差的方法甚至可以探测出只有几种的小周跳。（） 正确 错误。 在載波相位双差（先测站之间求差后卫星之间求差）观测方程中，整周未知数已被消去（）

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