专利名称：动态模糊度确定方法
技术领域：
本发明涉及一种模糊度确定方法，尤其是涉及一种动态模糊度确定方法。
背景技术：
目前，GNSS高精度快速动态定位应用非常广泛，其中快速动态模糊度 解算是高精度定位的关键。国内外很多学者对快速动态模糊度解算做了大 量的研究，并得到了很多实用的方法。Hatch提出的双频P码法和最小二乘 搜索算法。陈小明提出了附加模糊度参数的卡尔曼滤波法，该方法将模糊 度参数考虑为滤波器的状态，使用初始历元的双差模糊度实数解估值和协 方差阵作为初值，然后通过卡尔曼滤波器，逐渐解算出正确的模糊度实数解。高星伟提出了一种单历元流动站整周模糊度搜索法，其基本思想是不 解方程组，直接利用模糊度为整数和双频模糊度之间存在线性关系进行搜 索。孙红星根据双频数据的内在关系和统计特性，提出了一种单历元模糊 度解算方法一双频数据相关法(Dual Frequency Correlation Method)。喻国荣在GPS动动定位中引入了双空间搜索算法，该算法主要利用有轨信 息模型和无轨信息模型的差异，分别构建模糊度搜索空间，同时通过两个 投影变换，形成一个模糊度搜索椭圆，按照两种投影方式，交替搜索出模 糊度。荷兰Delft大学的Teunissen教授于1993年提出了 LAMBDA (The Least-squares AMBiguity Decorrelation Adjustment)方法，该方法充分利用了模糊度浮点解协因数阵的非对角元素，縮小了模糊度的搜索空间，加快了模糊度的搜索速度。LAMBDA方法确定模糊度的过程是1)求解模糊 度的浮点解和协因数阵；2)基于整数最小二乘原理搜索出最佳模糊度组合 和一个表征模糊度可靠性的Ratio值；3)判断模糊度是否搜索成功。但如 果仅使用C/A码伪距观测值和LI载波相位观测值，LAMBDA方法单历元模糊 度的成功率不高。以上模糊度求解方法都认为双差观测值的残余误差非常小，其影响忽 略不计，因此对于短基线(15公里以内)模糊度确定的成功率非常高。对 于中长基线(20 100km)，由于双差观测值的残余电离层和对流层误差非常 大，多数已经超过了 LI的半个波长。如果不对这些误差进行处理，就直接 确定模糊度的成功率太低，实用价值不高。发明内容本发明主要是解决现有技术动态确定模糊度的基线距离较短(一般 15km)的问题；提供了一种能快速动态确定中长距离模糊度的方法。本发明还有一目的是解决现有技术直接确定Ll， L2载波相位的模糊度 所存在的速度慢、可靠性不高等的技术问题；提供了一种先确定宽巷模糊 度然后再确定Ll， L2载波相位的快速可靠性高的模糊度确定方法。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的动态模糊度确定方法，其特征在于 首先，确定宽巷模糊度，具体步骤如下步骤1.1，由历元采集单元采集新的历元，计算出宽巷观测值、,组合观测值以及无电离组合观测值；步骤1. 2，由坐标参数消元单元一对上述宽巷观测值以及丽组合观测值组成关于宽巷模糊度和坐标参数的方程进行坐标参数消元；步骤1. 3，由浮点解获取单元解求出上述参数消元后的宽巷模糊度的浮 点解；步骤1.4，由宽巷模糊度搜索单元对上述浮点解进行搜索，搜索出模糊 度及相应模糊度组合的Ratio值；步骤1.5，宽巷模糊度确定单元针对上述模糊度及相应模糊度组合的 Ratio值，确定出模糊度；然后，确定L1/L2模糊度，具体步骤如下步骤2. 1，由坐标参数消元单元二对步骤1. 1中无电离层组合观测值和 宽巷观测值的关于坐标参数和无电离层组合的模糊度的观测方程进行坐标 参数消元；步骤2. 2，由参数替代单元将Ll模糊度和上述已经确定的宽巷模糊度替代无电离层组合模糊度为搜索参数；步骤2. 3，由Ll浮点解获取单元解求出上述参数消元后的宽巷模糊度 以及L1模糊度的浮点解；步骤2. 4，由Ll/L2模糊度的模糊度搜索单元对上述浮点解进行搜索， 搜索出模糊度及相应模糊度组合的Ratio值；步骤2. 5， Ll/L2模糊度确定单元针对上述模糊度及相应模糊度组合的 Ratio值，确定出模糊度。在上述的动态模糊度确定方法，所述的步骤l. 1中，对于多组新的历元， 所述的步骤1. 2以及步骤2. 1中的丽组合观测值由丽平均求解单元计算 出的丽平均组合观测值替代，所述的步骤1. 2以及步骤2. 1中宽巷观测值 由宽巷平均求解单元计算出宽巷平均值替代。因此，本发明具有如下优点1.用LAMBDA方法搜索出多组模糊度，然后用备选组合的残差平方和检验，增加了模糊度确定的可靠性；2.用已 知的宽巷模糊度和Ll模糊度表示无电离层模糊度组合进行模糊度搜索，既 消除了电离层一阶项的影响，又使搜索的模糊度具有整周特性，因此扩大 了模糊度搜索的距离；3.充分利用了长距离模糊度动态快速确定的各种条 件，加快了模糊度搜索。
图l是本发明工作流程图；图2是本发明实施例的双差整周模糊度参考值(由Bernese5. 0计算得到)；图3是本发明实施例的宽巷模糊度搜索结果； 图4是本发明实施例的Ll模糊度搜索结果；图5是本发明实施例的Ll， L2模糊度线性关系得出的L2模糊度的误差值。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的 说明。实施例一种动态模糊度确定方法，具体步骤为 首先，确定宽巷模糊度，具体步骤如下步骤1.1，由历元采集单元采集新的历元，并计算其宽巷观测值、, 组合观测值以及无电离组合观测值；步骤1. 2，由坐标参数消元单元一对上述宽巷观测值以及匿组合观测 值组成关于宽巷模糊度和坐标参数的方程进行坐标参数消元；用消元算法消除宽巷观测方程中的坐标参数后，可以得到如方程(1)所示的仅以宽巷模糊度为参数y的观测方程 r 4 》丄/W(1)其中，》为的宽巷观测值的系数矩阵，^^为宽巷观测值的波长，r为模糊度向量，/为单位阵，丄，为Melboiirne—WUbbena组合观测值，i慨为以米为单位的宽巷观测值。单个历元的条件下，可以直接用方程(1)求解浮点解。对多个历元求 解的话，I,为所有历元Melbourne—WUbbena组合观测值求出宽巷模糊度的平均值，宽巷观测值部分则用法方程叠加或序贯最小二乘平差的方法求 取浮点解。步骤1.3，由浮点解获取单元测取出上述参数消元后的宽巷模糊度的浮 点解；步骤1.4，由宽巷模糊度搜索单元对上述浮点解进行搜索，搜索出模糊 度及相应模糊度组合的Ratio值；步骤1.5，宽巷模糊度确定单元针对上述模糊度及相应模糊度组合的 Ratio值，确定出模糊度；将上述搜索出模糊度代入关于宽巷观测值的观测方程中，计算出残差 平方和。宽巷模糊度确定成功的判断标准-f淑/c 〉 MlC「^==min (2) 其中M为一个定义的正数一般大于3.0， r为残差，min为最小值。然后，确定L1/L2模糊度，具体步骤如下-步骤2. 1，由坐标参数消元单元二对步骤1. 1中无电离层组合观测值和宽巷观测值的关于坐标参数和无电离层组合的模糊度的观测方程进行坐标参数消元；步骤2. 2，由参数替代单元将Ll模糊度和上述已经确定的宽巷模糊度 替代无电离层组合模糊度为搜索参数；步骤2. 3，由Ll浮点解获取单元测取出上述参数消元后的宽巷模糊度 以及L1模糊度的浮点解；步骤2. 4，由Ll/L2模糊度的模糊度搜索单元对上述浮点解进行搜索， 搜索出模糊度及相应模糊度组合的Ratio值；步骤2. 5， Ll/L2模糊度确定单元针对上述模糊度及相应模糊度组合的 Ratio值，确定出模糊度。当宽巷组合观测值模糊度固定后，通过已知的宽巷观测值的模糊度求 出L1/L2观测值的模糊度，重新建立方程。由宽巷观测值的模糊度与L1/L2观测值的模糊度的关系为<formula>formula see original document page 9</formula> (3)又因为无电离层载波相位组合的模糊度为W知2乂 (4) 代式(3)入式(4)中有<formula>formula see original document page 9</formula>代式(5)入载波相位无电离层组合的观测方程就可以得到关于iV,的观测方程。为了能够利用多个历元同时求解模糊度，用消元法消去每个历元 的坐标参数，则只剩下模糊度参数，》为新的系数矩阵。同时，可以由宽巷伪距计算出当前历元的坐标，然后反算出iV,的模糊度，作为一个虚拟的A 模糊度观测值放入观测方程中。可以得到如下仅以A模糊度为参数F的观测 方程<formula>formula see original document page 10</formula>(6)方程(6)中，》为新的系数矩阵，^为A载波观测值的波长，r为模 糊度向量，/为单位阵，A^为由宽巷伪距计算出当前历元的坐标，然后反 算出iV,的模糊度，作为一个虚拟的A模糊度观测值，、c为以米为单位的无 电离层组合观测值。其中，使用无电离层组合观测值的目的是为了消除长 距离条件下电离层一阶项的影响，采用A模糊度参数lM乍为估计参数的目的 是利用^模糊度的整数特性，有利于搜索。按照(6)方程，求解单个或多个历元的可以得到A模糊度的浮点解和 协因数阵。然后LAMBDA方法就可以搜索出多组模糊度及Ratio值，搜索多 组模糊度的目的是为了比较模糊度备选组的残差平方和(S0SR)。同时，为 了去除电离层延迟的影响，通常采用无电离层组合观测值的残差平方和进 行比较。按照式(3)可以分别计算出每组搜索出来的^模糊度M对应的^模糊度^。最后按照下面的标准来确定模糊度-将上述步骤2.5搜索出模糊度及相应模糊度组合代入无电离层组合观测值的观测方程中，计算出残差平方和《？^;代入到L1观测值和L2观 测值的线性关系的式中，计算L2模糊度的残差值(^^+6)-M。 i 加.o > M其中M为一个定义的正数一般大于3.0， r为残差，min为最小值，^为 一个给定的正数，范围为O. 1-0.5， (^2") —M的为模糊度^和模糊度^的关系，其中*和6为常数。该算例为2005年05月13日分别在广东东莞的麻涌和塘厦镇用Trimble 7500接收机以1秒采样间隔采集的数据，基线长度约为59. 7km，属于低纬 度地区。由高精度静态数据处理软件Bernese5.0，计算得到模糊度信息如 下图2所示。搜索宽巷观测值的模糊度结果如图3所示，从图3中可以看出，第5 个历元的时候Ratio值等指标达到了固定模糊度的要求。当宽巷模糊度确 定以后，开始用LAMBDA方法搜索出L1整周模糊度，结果如图4所示由图4可以看出，在第7个(其中加上了宽巷搜索的5个历元)Ratio 值就达到了 3.342，说明该模糊度组合可能是正确的，则由宽巷模糊度和 Ll模糊度求出L2的模糊度后，可以通过Ll， L2模糊度之间的线性关系如式 (7)进一步验证模糊度的正确性，第7个历元的结果如图5所示。从图5中可以看出，L2模糊度的误差值比中纬度地区的长度基线算例 的L2模糊度的误差值要大，这也反映了低纬度地区双差电离层等误差比高 纬度地区的要大。但对于本算例，L2模糊度的误差值虽然比较大，但都在 正常范围内，因此可以确定模糊度是正确的。本算例的模糊度固定时间为7 秒。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明 所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或 补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权 利要求书所定义的范围。
权利要求
1.一种动态模糊度确定方法，其特征在于首先，确定宽巷模糊度，具体步骤如下步骤1.1，由历元采集单元采集新的历元，并计算出其宽巷观测值、MW组合观测值以及无电离组合观测值；步骤1.2，由坐标参数消元单元一对上述宽巷观测值以及MW组合观测值组成关于宽巷模糊度和坐标参数的方程进行坐标参数消元；步骤1.3，由浮点解获取单元测取出上述参数消元后的宽巷模糊度的浮点解；步骤1.4，由宽巷模糊度搜索单元对上述浮点解进行搜索，搜索出模糊度及相应模糊度组合的Ratio值；步骤1.5，宽巷模糊度确定单元针对上述模糊度及相应模糊度组合的Ratio值，确定出模糊度；然后，确定L1/L2模糊度，具体步骤如下步骤2.1，由坐标参数消元单元二对步骤1.1中无电离层组合观测值和宽巷观测值的关于坐标参数和无电离层组合的模糊度的观测方程进行坐标参数消元；步骤2.2，由参数替代单元将L1模糊度和上述已经确定的宽巷模糊度替代无电离层组合模糊度为搜索参数；步骤2.3，由L1浮点解获取单元测取出上述参数消元后的宽巷模糊度以及L1模糊度的浮点解；步骤2.4，由L1/L2模糊度的模糊度搜索单元对上述浮点解进行搜索，搜索出模糊度及相应模糊度组合的Ratio值；步骤2.5，L1/L2模糊度确定单元针对上述模糊度及相应模糊度组合的Ratio值，确定出模糊度。
2.根据权利要求1所述的动态模糊度确定方法，其特征在于，所述的 步骤1.1中，对于多组新的历元，所述的步骤1.2以及步骤2. l中的丽组 合观测值由丽平均求解单元测取出的廳平均组合观测值替代，所述的步 骤1.2以及步骤2. 1中宽巷观测值由宽巷平均求解单元测取出宽巷平均值 替代。
全文摘要
本发明涉及一种模糊度确定方法，尤其是涉及一种动态模糊度确定方法。本发明用LAMBDA方法搜索出多组模糊度，然后用备选组合的残差平方和检验，增加了模糊度确定的可靠性；本发明用已知的宽巷模糊度和L1模糊度表示无电离层模糊度组合进行模糊度搜索，既消除了电离层一阶项的影响，又使搜索的模糊度具有整周特性，因此扩大了模糊度搜索的距离；充分利用了长距离模糊度动态快速确定的各种条件，加快了模糊度搜索。
文档编号G01S5/02GK101403792SQ200810197508
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者刘经南, 唐卫明, 闯 施 申请人:武汉大学