一種北斗系統(tǒng)載波相位整周模糊度實(shí)時確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于衛(wèi)星定位系統(tǒng)和定位測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種北斗系統(tǒng)載波相位 整周模糊度實(shí)時確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，具有我國獨(dú)立自主產(chǎn)權(quán)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS)，已經(jīng)正式向亞太地區(qū)提供導(dǎo)航定位服務(wù)；由于各種因素的影響， 北斗系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)的精度約為l〇m，北斗系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)采用偽距觀測值，只 能滿足低精度導(dǎo)航定位的要求;利用北斗系統(tǒng)載波相位觀測數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)北斗系統(tǒng)用戶的 高精度實(shí)時定位;如果需要利用北斗系統(tǒng)載波相位觀測數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)北斗系統(tǒng)用戶的高精度實(shí) 時定位，其核心問題是北斗系統(tǒng)載波相位觀測數(shù)據(jù)整周模糊度的實(shí)時準(zhǔn)確確定。
[0003] 北斗系統(tǒng)定位原理和信號結(jié)構(gòu)與GPS相似，因此，北斗系統(tǒng)高精度定位中的載波相 位整周模糊度實(shí)時確定方法多借鑒或采用GPS系統(tǒng)的載波相位整周模糊度實(shí)時解算方法。 GPS是目前最成熟穩(wěn)定的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，而北斗系統(tǒng)的廣播星歷衛(wèi)星軌道精度和觀測 數(shù)據(jù)質(zhì)量等方面要遜于GPS系統(tǒng)，尤其目前北斗系統(tǒng)在軌工作衛(wèi)星包含了GE0衛(wèi)星和IGS0衛(wèi) 星，使得采用GPS載波相位觀測值整周模糊度的實(shí)時解算方法，不能很好地解決北斗系統(tǒng)載 波相位整周模糊度的實(shí)時準(zhǔn)確確定問題。
[0004] 北斗系統(tǒng)中IGS0衛(wèi)星的運(yùn)動周期約為24小時，GE0衛(wèi)星相對于地球靜止，在北斗系 統(tǒng)載波相位整周模糊度的實(shí)時確定較短的時間內(nèi)，用戶觀測到的北斗系統(tǒng)在軌工作衛(wèi)星的 幾何構(gòu)型變化較?。灰虼?，北斗系統(tǒng)衛(wèi)星星座構(gòu)成(GE0、IGS0衛(wèi)星較多）造成的觀測衛(wèi)星幾 何構(gòu)型不佳，不利于北斗系統(tǒng)載波相位整周模糊度的實(shí)時確定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種北斗系統(tǒng)載波相位整周模糊度實(shí)時確定方 法，該方法以單個模糊度參數(shù)為對象，首先利用B1頻率偽距觀測值，計算B2頻率載波相位與 B3頻率載波相位的寬巷整周模糊度，然后使用B2頻率載波相位與B3頻率載波相位的寬巷整 周模糊度計算B1頻率載波相位與B3頻率載波相位的寬巷整周模糊度，再使用B1頻率載波相 位與B3頻率載波相位的寬巷整周模糊度計算B1頻率載波相位與B2頻率載波相位的寬巷整 周模糊度，最后利用B1頻率載波相位與B2頻率載波相位的寬巷整周模糊度計算B1、B2、B3三 頻載波相位整周模糊度?？朔吮倍废到y(tǒng)觀測衛(wèi)星的幾何構(gòu)型變化緩慢，而不利于載波相 位整周模糊度實(shí)時確定的問題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007 ] -種北斗系統(tǒng)載波相位整周模糊度實(shí)時確定方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1、利用北斗系統(tǒng)衛(wèi)星的B1頻率偽距觀測值，計算北斗系統(tǒng)衛(wèi)星的B2頻率載波 相位與B3頻率載波相位的寬巷整周模糊度；
[0009] 步驟2、利用北斗系統(tǒng)衛(wèi)星的B2頻率載波相位與B3頻率載波相位的寬巷整周模糊 度，計算北斗系統(tǒng)衛(wèi)星的B1頻率載波相位與B3頻率載波相位的寬巷整周模糊度；
[0010] 步驟3、利用北斗系統(tǒng)衛(wèi)星的B1頻率載波相位與B3頻率載波相位的寬巷整周模糊 度，計算北斗系統(tǒng)衛(wèi)星的B1頻率載波相位與B2頻率載波相位的寬巷整周模糊度；
[0011] 步驟4、利用北斗系統(tǒng)衛(wèi)星的B1頻率載波相位與B2頻率載波相位的寬巷整周模糊 度，計算北斗系統(tǒng)衛(wèi)星的三頻載波相位整周模糊度，進(jìn)而獲得北斗系統(tǒng)用戶的坐標(biāo)。
[0012] 所述步驟1按如下步驟進(jìn)行：
[0013] 步驟1-1、北斗系統(tǒng)各顆衛(wèi)星向北斗系統(tǒng)用戶接收機(jī)播發(fā)三頻非差載波相位觀測 值數(shù)據(jù)和B1頻率非差偽距觀測值數(shù)據(jù)；
[0014] 步驟1-2、對北斗系統(tǒng)接收機(jī)接收的三頻非差載波相位觀測值和B1頻率非差偽距 觀測值進(jìn)行雙差組合；
[0015] 步驟1-3、利用B1頻率雙差偽距觀測值，計算B2頻率載波相位與B3頻率載波相位的 寬巷整周模糊度。
[0016] 有益效果：
[0017] 本發(fā)明提出一種北斗系統(tǒng)載波相位整周模糊度實(shí)時確定方法，該方法以單個模糊 度參數(shù)為對象，不需要求解載波相位觀測方程組。首先利用B1頻率偽距觀測值，計算B2頻率 載波相位與B3頻率載波相位的寬巷整周模糊度，然后使用B2頻率載波相位與B3頻率載波相 位的寬巷整周模糊度計算B1頻率載波相位與B3頻率載波相位的寬巷整周模糊度，再使用B1 頻率載波相位與B3頻率載波相位的寬巷整周模糊度計算B1頻率載波相位與B2頻率載波相 位的寬巷整周模糊度，最后利用B1頻率載波相位與B2頻率載波相位的寬巷整周模糊度計算 B1、B2、B3三頻載波相位整周模糊度。本發(fā)明的方法能夠克服北斗系統(tǒng)觀測衛(wèi)星的幾何構(gòu)型 變化緩慢，而不利于載波相位整周模糊度實(shí)時確定的問題，并且是以單個北斗系統(tǒng)載波相 位整周模糊度為對象進(jìn)行載波相位整周模糊度的計算，計算量小，準(zhǔn)確性高。本發(fā)明的北斗 系統(tǒng)載波相位整周模糊度實(shí)時確定方法解決了北斗系統(tǒng)實(shí)時定位的整周模糊度實(shí)時確定 問題。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的北斗系統(tǒng)載波相位整周模糊度實(shí)時確定方法流程圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例的步驟1的具體流程圖；
[0020]圖3是本發(fā)明一種實(shí)施例的利用北斗系統(tǒng)載波相位整周模糊度和載波相位觀測數(shù) 據(jù)計算的用戶坐標(biāo)計算值與用戶已知精確坐標(biāo)的差值時間序列；
[0021] (a)是E方向（東方向）北斗系統(tǒng)用戶坐標(biāo)計算值與已知精確坐標(biāo)差值的時間序列；
[0022] (b)是N方向（北方向）北斗系統(tǒng)用戶坐標(biāo)計算值與已知精確坐標(biāo)差值的時間序列；
[0023] (c)是U方向（高程方向）北斗系統(tǒng)用戶坐標(biāo)計算值與已知精確坐標(biāo)差值的時間序 列。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說明。
[0025] -種北斗系統(tǒng)載波相位整周模糊度實(shí)時確定方法，如圖1所示，包括以下步驟： [0026]步驟1、利用北斗系統(tǒng)衛(wèi)星的B1頻率偽距觀測值，計算北斗系統(tǒng)衛(wèi)星的B2頻率、B3 頻率載波相位的寬巷整周模糊度。
[0027] 如圖2所示，具體流程如下：
[0028]步驟1-1、北斗系統(tǒng)各顆衛(wèi)星向北斗系統(tǒng)用戶接收機(jī)播發(fā)三頻非差載波相位觀測 值數(shù)據(jù)和B1頻率非差偽距觀測值數(shù)據(jù)。
[0029] 北斗系統(tǒng)B1頻率非差偽距觀測方程為：
[0030] Pi = p+c · (t-ts)+Orb+Iom+Trop+ei (1)
[0031] 其中，Pi為北斗系統(tǒng)B1頻率非差偽距觀測值;p是北斗系統(tǒng)衛(wèi)星到用戶的初始幾何 距離，由用戶初始坐標(biāo)與北斗系統(tǒng)廣播星歷提供的衛(wèi)星坐標(biāo)計算得到;c為光速;t為測站接 收機(jī)鐘差，ts為北斗系統(tǒng)衛(wèi)星鐘差，單位為秒;Orb表示BDS衛(wèi)星軌道誤差，Trop表示對流層 延遲誤差；Iom表示B1頻率電離層延遲誤差； ￡1為價頻率偽距觀測值的觀測噪聲。
[0032] 北斗系統(tǒng)三頻非差載波相位觀測方程分別為：
[0033] λι · Φ? = ρ+〇 · · Ni+Orb-Ioru+Trop (2)
[0034] 其中，λι為北斗系統(tǒng)載波相位觀測值的波長，下標(biāo)i為1、2、3,分別表示B1頻率、B2 頻率、B3頻率；為北斗系統(tǒng)非差載波相位觀測值，Ni為北斗系統(tǒng)載波相位整周模糊度； Iom為北斗系統(tǒng)電離層延遲誤差;其他符號與公式(1)相同。
[0035]本實(shí)施方式中，北斗系統(tǒng)B1、B2、B3三頻非差載波相位觀測方程分別為：
[0036] λχ · Φι = ρ+〇 · (t-ts)-^i · Ni+Orb-Iom+Trop
[0037] λ2 · ?2 = p+c · (t-ts)-^2 · N2+Orb-Ion2+Trop
[0038] λ3 · ?3 = p+c · (t-ts)-^3 · N3+Orb-Ion3+Trop
[0039] 其中，北斗系統(tǒng)B1頻率載波相位觀測值的波長λ:*。. 19203m，北斗系統(tǒng)B2頻率載 波相位觀測值的波長λ2為0.24834m，北斗系統(tǒng)B3頻率載波相位觀測值的波長λ 3為〇. 23633m。
[0040] 步驟1-2、對北斗系統(tǒng)用戶接收機(jī)接收的三頻非差載波相位觀測值和B1頻率非差 偽距觀測值進(jìn)行雙差組合，消除衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差，基本消除電離層延遲誤差、對流層 延遲誤差和衛(wèi)星軌道誤差。
[0041 ]北斗系統(tǒng)雙差偽距觀測方程為：
[0042] Δ VPi= Δ Vp+ A V0rb+ Δ VIom+ Δ VTrop+ Δ Vei (3)
[0043] 北斗系統(tǒng)雙差載波相位觀測方程為：
[0044] λι · ΔνΦ?=Δ Vp-λ?· Δ VNi+Δ VOrb-Δ VIoru+Δ VTrop (4)
[0045] 其中，Δ ▽為雙差操作符；Δ VPiSBl頻率雙差偽距觀測值；Δ Vc&i為雙差載波相 位觀測值;其他符號與公式(1 )、（ 2)相同；
[0046] 本實(shí)施方式中，北斗系統(tǒng)B1頻率雙差載波相位觀測方程、B2頻率雙差載波相位觀 測方程、B3頻率雙差載波相位觀測方程分別為：
[0047] λχ · ΔνΦι=Δνρ-λι· Δ VNi+Δ VOrb-Δ VIom+Δ VTrop
[0048] λ2 · ΔνΦ2=Δνρ-λ2· Δ VN2+Δ VOrb-Δ VIon2+Δ VTrop
[0049] λ3 · ΔνΦ3=Δνρ-λ3· Δ VN3+Δ VOrb-Δ VIon3+Δ VTrop
[0050] 步驟1-3、利用Β1頻率雙差偽距觀測值Δ VPi，計算Β2頻率載波相位與Β3頻率載波 相位的寬巷整周模糊度；
[0051 ] B2頻率載波相位整周模糊度和B3頻率載波相位整周模糊度分別為：
[0052] Δ VN2= Δ νρ/λ2~ Δ V?2 (5)
[0053] Δ VN3= Δ νρ/λ3~ Δ V?