一種基于區(qū)域cors的單頻ppp電離層加權(quán)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于區(qū)域CORS的單頻PPP電離層加權(quán)方法，電離層延遲是制約單頻精密單點定位PPP流動站精度進一步提高的最主要因素，通過區(qū)域連續(xù)基準站網(wǎng)精密模型化局部區(qū)域的電離層延遲的方法對于稀疏基準站區(qū)域的單頻用戶其改正精度有限。本發(fā)明方法基于區(qū)域連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，通過對基準站數(shù)據(jù)進行非組合精密單點定位，構(gòu)建區(qū)域電離層模型，分離衛(wèi)星、接收機硬件延遲，以提取衛(wèi)星傾斜方向電離層延遲值，提出了一種基于區(qū)域CORS的單頻PPP電離層加權(quán)方法。本發(fā)明方法充分利用區(qū)域站點提供的高精度電離層延遲信息，可有效提高單頻PPP用戶的收斂時間及定位精度，可實現(xiàn)單頻PPP用戶厘米級高精度定位。
【專利說明】—種基于區(qū)域CORS的單頻PPP電離層加權(quán)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及定位與監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于區(qū)域CORS (ContinuousOperational Reference System,連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng))的單頻PPP (PrecisePoint Positioning,精密單點定位)電離層加權(quán)方法，是區(qū)域CORS增強PPP高精度快速定位研究的重要部分。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著衛(wèi)星定位系統(tǒng)的完善與發(fā)展，定位與監(jiān)測目標的精度和可靠性要求越來越高。在高精度定位和導(dǎo)航計算中，通常采用相對定位的方法，但當流動站間的距離較遠時，差分定位的方法受到誤差的影響，無法快速準確得到精密定位結(jié)果。因此對于大范圍作業(yè)，為了提高定位，增加參考站的個數(shù)就無疑增加了工程成本。因此精密單點定位技術(shù)(Precise Point Positioning, PPP)產(chǎn)生,并逐漸成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。
[0003]精密單點定位僅采用一臺接收機進行數(shù)據(jù)采集，即節(jié)約成本又作業(yè)方便自由，且數(shù)據(jù)處理相對簡單。目前，精密單點定位技術(shù)利用國際全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航服務(wù)組織(International GNSS Service, IGS)提供的精密新歷和精密鐘差文件，處理一臺雙頻接收機的觀測數(shù)據(jù)，采用非差模型進行精密單點定位。而精密單點定位主要的研究都是基于雙頻觀測值的基礎(chǔ)上，已經(jīng)取得了很高的定位精度。在雙頻精密單點典韋技術(shù)的基礎(chǔ)上，單頻精密單點定位也取得了豐碩的成果。單頻精密單點定位采用載波相位歷元差輔助偽距的方法進行單頻PPP解算。
[0004]在單頻精密單點定位中，電離層延遲成為最重要的誤差項。目前常用的電離層延遲改正模型有:半和模型、Klobuchar模型、格網(wǎng)模型、球諧改正模型、IRI (InternationalReference 1nosphere)模型。在單頻精密單點定位中，一般采用模型修正法削弱電離層延遲。雖然這些電離層延遲改正方法能夠削弱電離層影響，但電離層延遲剩余殘差對定位結(jié)果影響還較大。因此，需選用新的方法減弱電離層影響，提高快遞、高精度定位結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于區(qū)域CORS的單頻PPP電離層加權(quán)方法，基于區(qū)域連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)(Continuous OperationalReference System, C0RS)網(wǎng)絡(luò),通過對基準站數(shù)據(jù)進行非組合精密單點定位,構(gòu)建區(qū)域電離層模型分離衛(wèi)星、接收機硬件延遲，以提取衛(wèi)星傾斜方向電離層延遲值；并充分利用區(qū)域基準站點提供的聞精度電尚層延遲彳目息，可有效提聞單頻PPP用戶的收斂時間及定位精度，可實現(xiàn)單頻PPP用戶厘米級高精度定位。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0007]一種基于區(qū)域CORS的單頻PPP電離層加權(quán)方法,包括如下步驟:
[0008](I)基于區(qū)域CORS網(wǎng)絡(luò)雙頻原始觀測值，并利用區(qū)域內(nèi)各基準站點精確坐標，構(gòu)建非差非組合卡爾曼濾波器，對包含基準站接收機硬件延遲偏差項Bk和衛(wèi)星硬件延遲偏差項Bs的衛(wèi)星傾斜方向電離層延遲值4 '進行估計；
[0009](2)通過垂直電子總含量多項式模型估計衛(wèi)星傾斜方向電離層延遲值/ 的真實
值4，分離衛(wèi)星硬件延遲偏差項Bs和接收機硬件延遲偏差項Bk，并將衛(wèi)星硬件延遲偏差項Bs作為先驗值發(fā)送給單頻PPP流動站；
[0010](3)利用衛(wèi)星傾斜方向真實電離層延遲值i對流動站衛(wèi)星穿刺點位置電離層進行
內(nèi)插，獲取流動站位置電離層延遲值€，并將其作為先驗值發(fā)送給單頻PPP流動站；
[0011](4)單頻PPP流動站利用區(qū)域基準站點提供的對流層延遲先驗信息，并通過電離層延遲先驗值/?:，采用非組合星間差分模型進行觀測，然后構(gòu)建卡爾曼濾波器，對該流動站所在位置進行精確定位。
[0012]更進一步的，步驟(1)所述非差非組合卡爾曼濾波器的濾波待估參數(shù)包括基準站接收機鐘差dtk、各衛(wèi)星傾斜方向電離層延遲值//，各衛(wèi)星的雙頻相位模糊度Ms、Ni2以及基準站天頂對流層濕延遲ZTDw，k ；
[0013]設(shè)在歷元j，流動站k處存在η顆衛(wèi)星，聯(lián)合所有衛(wèi)星L1、L2載波和P1、P2碼觀測數(shù)據(jù)，所述非差非組合卡爾曼濾波器的狀態(tài)空間表達式為:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種基于區(qū)域CORS的單頻PPP電離層加權(quán)方法，其特征在于包括如下步驟: (1)基于區(qū)域CORS網(wǎng)絡(luò)雙頻原始觀測值，并利用區(qū)域內(nèi)各基準站點精確坐標，構(gòu)建非差非組合卡爾曼濾波器，對包含基準站接收機硬件延遲偏差項Bk和衛(wèi)星硬件延遲偏差項Bs的衛(wèi)星傾斜方向電離層延遲值K ’進行估計； (2)通過垂直電子總含量多項式模型估計衛(wèi)星傾斜方向電離層延遲值^的真實值g，分離衛(wèi)星硬件延遲偏差項Bs和接收機硬件延遲偏差項Bk，并將衛(wèi)星硬件延遲偏差項Bs作為先驗值發(fā)送給單頻PPP流動站； (3)利用衛(wèi)星傾斜方向真實電離層延遲值/,I對流動站衛(wèi)星穿刺點位置電離層進行內(nèi)插，獲取流動站位置電離層延遲值€，并將其作為先驗值發(fā)送給單頻PPP流動站；
(4)單頻PPP流動站利用區(qū)域基準站點提供的對流層延遲先驗信息，并通過電離層延遲先驗值g，采用非組合星間差分模型進行觀測，然后構(gòu)建卡爾曼濾波器，對該流動站所在位置進行精確定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于區(qū)域CORS的單頻PPP電離層加權(quán)方法，其特征在于:步驟(1)所述非差非組合卡爾曼濾波器的濾波待估參數(shù)包括基準站接收機鐘差dtk、各衛(wèi)星傾斜方向電離層延遲值Λ各衛(wèi)星的雙頻相位模糊度W以及基準站天頂對流層濕延遲ZTDw，k ； 設(shè)在歷元j，流動站k處存在η顆衛(wèi)星，聯(lián)合所有衛(wèi)星L1、L2載波和P1、P2碼觀測數(shù)據(jù)，所述非差非組合卡爾曼濾波器的狀態(tài)空間表達式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于區(qū)域CORS的單頻PPP電離層加權(quán)方法，其特征在于:步驟(2)所述衛(wèi)星傾斜方向電離層延遲值/廠表達式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于區(qū)域CORS的單頻PPP電離層加權(quán)方法，其特征在于:步驟(3)選用低階曲面模型對流動站衛(wèi)星穿刺點位置電離層進行內(nèi)插，對于η個基準站點，其公式如下:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于區(qū)域CORS的單頻PPP電離層加權(quán)方法，其特征在于:步驟(3)還包括運用低階曲面模型對流動站對流層濕延遲進行內(nèi)插，對于η個基準站點，其公式如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種基于區(qū)域C0RS的單頻PPP電離層加權(quán)方法，其特征 在于：假定在歷元j，單頻PPP流動站處存在n顆衛(wèi)星，得到所有衛(wèi)星L1載波觀測數(shù)據(jù)，觀 測方程數(shù)為n，構(gòu)建步驟（4)所述非組合星間差分模型，其觀測方程為：
【文檔編號】G01S19/07GK103760572SQ201410014307
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】潘樹國, 汪登輝, 楊徉 申請人:東南大學(xué)