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CN110109166B - 一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法 - Google Patents

一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法 Download PDF

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CN110109166B CN201910365989.9A CN201910365989A CN110109166B CN 110109166 B CN110109166 B CN 110109166B CN 201910365989 A CN201910365989 A CN 201910365989A CN 110109166 B CN110109166 B CN 110109166B
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Abstract

本发明公开了一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法，其步骤如下：建立GNSS载波观测方程，利用最小二乘法解算得到模糊度实数解
Figure DDA0002046698310000011
及相应的方差阵
Figure DDA0002046698310000012
其他未知参数实数解
Figure DDA0002046698310000013
及相应的方差阵
Figure DDA0002046698310000014
以及
Figure DDA0002046698310000015
和
Figure DDA0002046698310000016
的协方差阵
Figure DDA0002046698310000017
根据给定的可靠性概率p，确定t个与模糊度同维的整数向量；计算各整数向量为模糊度真值的后验加权概率；利用后验加权概率计算除模糊度外其它各参数整数解；计算其它各参数整数解的方差矩阵。该方法仅需几个历元即可解得未知数整数解，不需模糊度整周确认，得到的整数解可靠性高。

Description

一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法
技术领域：
本发明涉及属于卫星定位的技术领域，具体涉及一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法。
背景技术：
载波是GNSS精密定位的必要观测量。载波观测量需加上一个未知整数倍载波波长才能等于星地之间的距离，这个未知整数称作模糊度。将模糊度和包含坐标(或基线向量)的其他参数作为未知数，建立载波观测方程；基于最小二乘原理，可解得模糊度及其他未知参数的估值及相应协方差矩阵。
由于上述解算过程是在实数域进行的，并没有顾及到模糊度的整数特性，由此算得的模糊度及其他未知数的解称作实数解，也称浮点解。为了得到更好精度的解，还需利用模糊度的整数特性，在实数解的基础上得到模糊度及其他未知数的整数解。
目前，由实数解求解整数解的过程为：(1)基于模糊度的实数解及方差阵，寻找一个整数向量作为模糊度的候选整数解；(2)通过一定的方法对候选整数解进行确认检验；(3)如果通过检验，则基于条件分布，利用模糊度整数解求得其他参数的整数解；否则维持实数解。
上述的卫星载波精密定位整数解计算方法存在以下不足：(1)需要较长的初始化时间去实现模糊度整周固定；在此期间内，未知数的解没有得到“模糊度真值为整数”这一条件的约束。(2)确认检验的方法众多；相同的数据，利用不同的检验方法，可能会得到不同的判断结果。(3)通过确认检验的情况下，表面上得到了整数解，实际上却存在着纳伪的风险，定位结果并不非常可靠。
随着卫星定位技术应用的普及，迫切需要一种方便计算机计算、理论严密的整数解计算方法，实现利用卫星定位技术快速、可靠、高精度定位。
发明内容
本发明的目的是针对现有方法不足，提出了快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法，实现利用卫星定位技术快速、可靠、高精度定位。
上述的目的通过以下技术方案实现：
一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法，利用多个与模糊度同维的整数向量依概率综合得到卫星定位各参数估值及方差矩阵，具体包括以下步骤：
步骤一、建立GNSS载波观测方程，利用最小二乘法解算得到模糊度实数解
Figure BDA0002046698290000011
及相应的方差阵
Figure BDA0002046698290000021
其他未知参数实数解
Figure BDA0002046698290000022
及相应的方差阵
Figure BDA0002046698290000023
以及
Figure BDA0002046698290000024
和
Figure BDA0002046698290000025
的协方差阵
Figure BDA0002046698290000026
步骤二、根据给定的可靠性概率p，确定t个与模糊度同维的整数向量；
步骤三、计算各整数向量为模糊度真值的后验加权概率；
步骤四、利用后验加权概率计算除模糊度外其它各参数整数解；
步骤五、计算其它各参数整数解的方差矩阵。
进一步地，步骤二中所述的给定可靠性概率p，根据对定位结果的可靠性要求给定，一般0.95≤p＜1。
进一步地，步骤二中所述的确定t个与模糊度同维整数向量的方法包括以下步骤：
步骤2.1、根据模糊度维数n和可靠性概率p，计算卡方值
Figure BDA0002046698290000027
步骤2.2、根据模糊度维数n，利用(1)式计算至少包含两个整数向量的超椭球半径：
Figure BDA0002046698290000028
(1)式中，·为行列式计算符号，Γ(·)为伽玛函数；
步骤2.3、利用(2)式确定用于搜索的超椭球尺寸：
Figure BDA0002046698290000029
步骤2.3、在
Figure BDA00020466982900000210
的限定下，通过搜索比较方法得到t个n维整数向量zi，i＝1,2,…,t。
进一步地，“步骤三”中所述的计算各整数向量为模糊度真值后验加权概率
Figure BDA00020466982900000211
由式(3)和式(4)所得。
Figure BDA00020466982900000212
Figure BDA00020466982900000213
进一步地，“步骤五”中所述的计算其它各参数整数解方差矩阵由式(5)、式(6)和式(7)所得：
Figure BDA0002046698290000031
Figure BDA0002046698290000032
Figure BDA0002046698290000033
有益效果：
本发明所述的一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法，打破现有的“只将模糊度确定为一个整数”的计算模式，通过给定的高可靠性概率值确定有限个整数向量，并计算出这些整数向量分别为模糊度真值的概率，利用这些整数向量依概率综合得到定位的整数解及相应的方差矩阵。
这种方法具有很好的有益效果：(1)仅需几个历元即可解得未知数全概率整数解；(2)不需模糊度整周确认，免去了确认标准不确切的困扰；(3)得到的整数解可靠性高；(4)适应多星多频，解算过程简单，算法统一。
附图说明
图1为一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法技术流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本实施例数据来源于南京的两个相邻约18公里的连续观测站。测站的观测仪器为莱卡GPS接收机和扼流圈天线。设置观测历元间隔为1秒，截至高度角为15度。
第一步，建立载波双差观测方程，利用最小二乘法，解算得到模糊度及其他未知参数的实数解及其相应的方差阵、协方差阵：
Figure BDA0002046698290000034
Figure BDA0002046698290000035
Figure BDA0002046698290000036
Figure BDA0002046698290000041
Figure BDA0002046698290000042
第二步、给定可靠性概率值p＝0.997，模糊度的维数n＝6，可得
Figure BDA0002046698290000043
计算
Figure BDA0002046698290000044
于是用于搜索的超椭球尺寸应为
Figure BDA0002046698290000045
在
Figure BDA0002046698290000046
的限定下，通过搜索方法得到9个6维整数向量zi，如表1。这里t＝9。
表1
Figure BDA0002046698290000047
第三步，计算各整数向量为模糊度真值的后验加权概率
Figure BDA0002046698290000048
Figure BDA0002046698290000051
计算结果如表1。
第四步，利用后验加权概率计算除模糊度外其它各参数整数解
Figure BDA0002046698290000052
第五步，计算其它各参数整数解的方差矩阵
Figure BDA0002046698290000053
利用
Figure BDA0002046698290000054
可得相应计算结果为
Figure BDA0002046698290000055
Figure BDA0002046698290000056
Figure BDA0002046698290000057
Figure BDA0002046698290000058
Figure BDA0002046698290000059
Figure BDA00020466982900000510
Figure BDA0002046698290000061
Figure BDA0002046698290000062
Figure BDA0002046698290000063
再计算
Figure BDA0002046698290000064
进而可得
Figure BDA0002046698290000065
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法，利用多个与模糊度同维的整数向量依概率综合得到卫星定位各参数估值及方差矩阵，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、建立GNSS载波双差观测方程，利用最小二乘法解算得到模糊度实数解
Figure FDA0002445460610000011
及模糊度实数解的方差阵
Figure FDA0002445460610000012
其他未知参数实数解
Figure FDA0002445460610000013
及其他未知参数实数解的方差阵
Figure FDA0002445460610000014
以及模糊度实数解
Figure FDA0002445460610000015
和其他未知参数实数解
Figure FDA0002445460610000016
的协方差阵
Figure FDA0002445460610000017
步骤二、根据给定的可靠性概率p，确定t个与模糊度同维的整数向量；
步骤三、计算各整数向量为模糊度真值的后验加权概率；
步骤四、利用后验加权概率计算除模糊度外其它各参数整数解；
步骤五、计算其它各参数整数解的方差矩阵。
2.根据权利要求1所述的一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法，其特征在于，步骤二中所述的给定可靠性概率p，根据对定位结果的可靠性要求给定，0.95≤p＜1。
3.根据权利要求1所述的一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法，其特征在于，步骤二中所述的确定t个与模糊度同维整数的向量的方法包括以下步骤：
步骤2.1、根据模糊度维数n和可靠性概率p，计算卡方值
Figure FDA0002445460610000018
步骤2.2、根据模糊度维数n，利用(1)式计算至少包含两个整数向量的超椭球半径
Figure FDA0002445460610000019
(1)式中，|·|为行列式计算符号，Γ(·)为伽玛函数；
步骤2.3、利用(2)式确定用于搜索的超椭球尺寸：
Figure FDA00024454606100000110
步骤2.3、在
Figure FDA00024454606100000111
的限定下，通过搜索比较方法得到t个n维整数向量zi，i＝1,2,…,t。
4.根据权利要求3所述的一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法，其特征在于，步骤三中所述的计算各整数向量为模糊度真值的后验加权概率
Figure FDA00024454606100000112
由式(3)和式(4)所得：
Figure FDA00024454606100000113
Figure FDA0002445460610000021
5.根据权利要求4所述的一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法，其特征在于，步骤五中所述的计算其它各参数整数解的方差矩阵由式(5)、式(6)和式(7)所得：
Figure FDA0002445460610000022
Figure FDA0002445460610000023
Figure FDA0002445460610000024
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110109166B (zh) * 2019-04-30 2020-06-09 东南大学 一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法
CN111352140B (zh) * 2020-03-13 2022-03-11 东南大学 一种评价gnss周跳修复结果可靠性的方法
US12422566B2 (en) * 2023-06-14 2025-09-23 Qualcomm Incorporated Integer ambiguity validation with machine learning

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2320246A1 (en) * 2009-10-08 2011-05-11 Technische Universität München Partial ambiguity fixing for multi-frequency ionospheric delay estimation
CN103487821A (zh) * 2012-06-12 2014-01-01 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 一种基线向量解算方法
CN107390250A (zh) * 2017-07-14 2017-11-24 重庆重邮汇测通信技术有限公司 一种基于惯性导航系统和双天线gps的定位测姿方法
CN108037521A (zh) * 2018-01-29 2018-05-15 东南大学 一种基于北斗超宽巷约束的bds/gps宽巷模糊度单历元固定方法
CN108802782A (zh) * 2018-05-18 2018-11-13 东南大学 一种惯导辅助的北斗三频载波相位整周模糊度求解方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102124363B (zh) * 2008-08-19 2014-05-28 天宝导航有限公司 具有候选集选择的gnss信号处理方法和装置
US10338233B2 (en) * 2017-04-12 2019-07-02 Coherent Technical Services, Inc. Assured validation of carrier-phase integer ambiguities for safety-of-life applications
CN108845340A (zh) * 2018-06-01 2018-11-20 浙江亚特电器有限公司 基于gnss-rtk的定位方法
CN110109166B (zh) * 2019-04-30 2020-06-09 东南大学 一种快速得到高可靠性卫星定位整数解的方法
CN110445254A (zh) * 2019-05-20 2019-11-12 云南电网有限责任公司 一种基于物联网通讯技术的定点式智能供电终端

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2320246A1 (en) * 2009-10-08 2011-05-11 Technische Universität München Partial ambiguity fixing for multi-frequency ionospheric delay estimation
CN103487821A (zh) * 2012-06-12 2014-01-01 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 一种基线向量解算方法
CN107390250A (zh) * 2017-07-14 2017-11-24 重庆重邮汇测通信技术有限公司 一种基于惯性导航系统和双天线gps的定位测姿方法
CN108037521A (zh) * 2018-01-29 2018-05-15 东南大学 一种基于北斗超宽巷约束的bds/gps宽巷模糊度单历元固定方法
CN108802782A (zh) * 2018-05-18 2018-11-13 东南大学 一种惯导辅助的北斗三频载波相位整周模糊度求解方法

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