精密单点定位部分模糊度固定方法

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1、2013年2月第1期中国空间科学技术ChineseSpaceScienceandTechnology精密单点定位部分模糊度固定方法赵兴旺张翠英(安徽理工大学测绘学院，淮南232001)摘要提出一种新的模糊度固定方法，并把算法应用到精密单点定位(PrecisePointPositioning，PPP)中，将模糊度进行选择固定，以实现恶劣环境下快速、有效获得较高PPP固定解的目的。该方法以模糊度固定成功率和Ratio因子为约束条件，基于最小方差优先固定的模糊度子集选取方法实现PPP中模糊度的部分固定。算例从模糊度固定可靠性、收敛速度以及PPP固定解精度等方面对部分模糊度固定方法进

2、行了分析。结果表明，该方法使得PPP模糊度固定的平均可靠性比传统固定方法提高了近一倍、参数解算的平均收敛时间缩短了1／4左右。因此，更适合在初始阶段观测信息较少或残余误差较大而难以固定全部模糊度的时候，快速获得较高精度的PPP固定解。关键词精密单点定位模糊度固定模糊度子集全球导航卫星系统DOI：10．3780／i．issn．1000—758X．2013．01．0061引言精密单点定位技术是全球导航卫星系统(GNSS)定位中继实时动态差分(RealTimeKinematic，RTK)／网络RTK技术后的又一次技术革命，具有极大应用潜力。然而，要达到预期的精度需要较长的收敛时间，

3、这在一定程度上限制了该项技术在工程领域中的推广应用。影响精密单点定位参数解算收敛时间的因素很多，其中能否快速可靠地解算模糊度是关键所在。针对精密单点定位中模糊度问题，国内外许多专家学者进行了相关研究，其中，参考文献[1—4]对非差(或单差)PPP模糊度整数特性的恢复进行了研究，使其能够采用LAMBDA算法进行固定。然而在利用GNSS载波相位定位时，特别是在非差或单差精密单点定位系统下，由于观测值的粗差异值、大气残余误差以及多路径等未改正偏差的影响，会降低模糊度固定的可靠性∞。91。为此，本文在恢复PPP模糊度整周特性的基础上，进一步对模糊度快速固定策略进行研究，提高模糊度固定

4、可靠性，提升精密单点定位的解算性能。2PPP数学模型在GNSS定位中，通常采用伪距和载波相位两种观测量‘101，其观测方程如下P；一--ps，+I；+T；+dm；+c3t，c3t54-c[d。+dS]+￡；，(1)露一fD；一J；4-T；+dm；+c8￡。一c8￡8+AN；4-让8，+占8]+舡仕(￡。)一矿(￡。)]+￡；，(2)式中P；为伪距观测值；科为载波相位观测值；∥为卫星与接收机之问的几何距离；I；为电离层安徽省国土资源科技(2011K22)资助项目收稿F1期：20120405。收修改稿日期：20120711§§生国窒闷型堂垫垄!!!i生；旦延迟；E为对流层延迟；d

5、m；为多路径延迟；C为光速；d，为接收机端的硬件码延迟；d5为卫星端的硬件码延迟；溉为接收机钟差；驴为卫星钟差；A为波长；艿，为接收机端的载波相位硬件延迟；占3为卫星端载波相位硬件延迟；妒，(f。)为零时刻接收机本地信号的初始相位；95(￡o)为零时刻卫星信号的初始相位；N；为相位整周模糊度；e；。、e。s，分别为伪距和载波相位观测噪声。由公式(2)可知，观测方程中含有与接收机和卫星有关的初始相位和硬件延迟，由于这些偏差项未知且随时间变化，数据处理时往往并入模糊度，致使模糊度不再是整数，而仅在双差模式下模糊度存在整数性质。并且，目前广泛采用的PPP数学模型为Zumberge等

6、提出的载波相位无电离层组合模型u“，由于无电离层线性组合观测值中模糊度项不为整数，一般将模糊度作为实未知参数进行估计。为了得到有效的PPP固定解，可在初始相位和硬件延迟消除后，将无电离层模糊度参数分解为宽巷和L。模糊度组合的形式，于是将PPP模糊度整数解问题转换为求宽巷和L，模糊度整数解的问题。一旦载波相位的宽巷模糊度和L，模糊度被正确固定，将它们作为已知量重新组合而成无电离层模糊度，所得模糊度即为无电离层组合的模糊度参数固定值。本文在此基础上，对PPP模糊度固定方法进行优化，改善模糊度解算性能，提高PPP在恶劣环境下的收敛速度和定位精度。3PPP部分模糊度固定方法高精度GN

7、SS定位关键之一就是模糊度的准确固定。在目前的模糊度固定方法中LAMBDA算法是最常用也最有效的方法之一，它的优越性在于降低了模糊度问的相关性，进而大大压缩搜索空间。在精密单点定位中，经过初始相位与硬件延迟改正后的PPP模糊度具备整数的性质，便可以整数作为约束条件采用LAMBDA算法将其固定为整周数。但根据LAMBDA算法基本原理，观测值中存在的未模型化的偏差或残差在去相关时扩大了，特别是精密单点定位易受多种误差的影响，几乎不可能固定所有的模糊度。⋯。对于这种情况，可以采取固定其中一部分模糊度来避免固定