一种适用于低成本GNSS接收机模糊度固定的IGGⅢ抗差方法与流程

本发明属于gnss卫星导航与定位，具体涉及一种适用于低成本gnss接收机模糊度固定的iggⅲ抗差方法。

背景技术：

1、随着卫星导航定位技术的发展，全球卫星导航定位系统也在逐步的走向大众化。传统的测地型接收机具有高昂的成本和使用场景的严苛性，因此无法为大众提供定位服务，而低成本gnss接收机具有微小的尺寸和低廉的成本被广泛应用于可穿戴设备、共享单车和车辆设备，考虑到智能可穿戴设备和手机的使用日益增多，大众市场对于低成本gnss接收机定位授时的准确性需求也越来越强烈。

2、因受限于低成本、低功耗的信号接收单元与处理算法，当前大众市场上的低成本gnss接收机输出的定位结果精度仅能在十米甚至数十米量级，传统的gnss定位算法集中在rtk和ppp两大板块。

3、在中国专利cn116203603a （公开日期为2023年6月2日）中，公开一种面向复杂环境低成本的ppp随机模型自适应调整方法，涉及卫星导航与定位技术领域。该现有技术中ppp定位仅需单台接收即可定位，近年来被广泛使用，但在低成本gnss接收机ppp的实际应用当中，存在观测数据质量较差，模糊度难以固定等问题；而rtk定位模式需要观测站数据进行双差定位，因此使用场景十分受限。

4、低成本gnss接收机与测地型接收机相比，低成本gnss接收机搭载的低成本硬件以及复杂的应用环境降低了观测数据质量，定位受到卫星信号非视距误差和多路径误差影响较大，并且导航时载体运动速度多变，为构建合适的运动模型又带来了较多困难。因此，针对低成本接收机gnss定位终端的广泛需求，自身缺陷和使用环境的特殊性，在无法改变硬件性能的情况下，针对低成本gnss接收机ppp模糊度难以固定且重复收敛的问题，目前主要的方法分为外部硬件辅助和抗差处理两种，外部辅助多采用低成本ins辅助和惯性信息辅助的低成本gnss接收机的ppp模糊度固定，这种方法虽然可以实现各种复杂环境下的ppp模糊度，但ins辅助存在误差累积的情况且算法实现较为复杂。

技术实现思路

1、针对于上述问题，本发明提出了一种适用于低成本gnss接收机模糊度固定的iggⅲ抗差方法。

2、一种适用于低成本gnss接收机模糊度固定的iggⅲ抗差方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：通过验后残差，分析观测值质量，根据验后残差，设置伪距和载波的相位验后残差阈值；

4、步骤s2：通过步骤s1中的阈值对观测值进行初筛，超过阈值的观测值将不参与ppp解算；

5、步骤s3：对验后残差进行首次筛选后，将每次滤波迭代后的当前历元验后残差最大值进行iggⅲ抗差方法的等价权处理，同时为了防止滤波发散，迭代次数选取为n次，n的具体数值可根据观测条件和数据质量动态选取，建议选择区间为3~10；

6、步骤s4：对伪距验后残差进行判定，若伪距验后标准化残差落入降权域，检查该历元此颗卫星的载波相位是否存在周跳；若存在，则重置该颗卫星的整周模糊度；若不存在，对该伪距观测值进行等价权处理，且这一历元该颗卫星不参与固定解；对伪距验后残差进行判定，若伪距验后标准化残差落入拒绝域，则重置该颗卫星的整周模糊度，若未落入拒绝域，则接受当前历元估计出的模糊度参数值；

7、步骤s5：对载波验后标准化残差进行判定，当落入降权域或拒绝域时，该卫星不参与固定解；若标准化残差落入降权域，则对该卫星载波观测值进行等价权处理；若标准化残差落入拒绝域，则重置该颗卫星的整周模糊度；若载波相位观测值连续两个历元落入降权域或拒绝域，则重置该卫星模糊度参数，并且当前历元该卫星不参与定位解算；

8、步骤s6：重复步骤s2~s5，直到滤波总迭代次数达到n次，输出抗差后的观测值。

9、优选的，在步骤s1中，通过分析卡尔曼滤波一次迭代的验后残差分析观测值质量，根据一次迭代验后残差设置伪距和载波相位验后残差阈值。

10、优选的，在步骤s3中，对验后残差进行首次筛选过后，将每次滤波迭代后的当前历元验后残差最大值进行iggⅲ等价权处理，防止滤波发散，迭代次数选取为n次，n的具体数值可根据观测条件和数据质量动态选取，建议选择区间为3~10。

11、优选的，所述步骤s3中的iggⅲ抗差方法是在观测粗差存在且无法避免的情况下，选择合适的估计方法，尽可能削弱乃至消除粗差对于参数估计值的影响，对于可利用的信息采取等价权处理；所述经典iggⅲ权函数，表示如下：

12、，

13、其中，为观测量相对应的权重，针对gnss观测值而言，每颗卫星的伪距和载波的初始权重均为1，、为调和系数常量，一般地，取1.0~1.5，取2.5~3.0；为初始残值；为标准化残差，；其中是由中位数计算的单位权方差因子，，其中median为取中位数的函数。

14、优选的，在步骤s3中，iggⅲ抗差模糊采用观测值质量和验后残差信息，调整不同类型的观测值的使用场景，设置卡尔曼滤波迭代次数，使迭代导致滤波发散和模糊度进行固定。

15、优选的，在步骤s4中，对伪距验后标准化残差进行判定，当落入降权域，检查该历元此颗卫星的载波相位是否存在周跳；若存在，则重置该颗卫星的整周模糊度，并且该历元浮点解和固定解均不使用这颗卫星的任何观测值；若不存在，则对该伪距观测值进行等价权处理，同时这一历元该颗卫星不参与固定解。

16、优选的，在步骤s4中，对伪距验后标准化残差进行判定，若落入拒绝域，则重置该颗卫星的整周模糊度，并且该历元浮点解和固定解均不使用这颗卫星的任何观测值；若未落入拒绝域，则接受当前历元估计出的模糊度参数值。

17、优选的，在步骤s5中，对载波验后标准化残差进行判定，当落入降权域或拒绝域时，该卫星不参与固定解；若标准化残差落入降权域，则对该卫星载波观测值进行等价权处理；若标准化残差落入拒绝域则重置该颗卫星的整周模糊度；并且该历元浮点解和固定解均不使用这颗卫星的任何观测值。

18、优选的，在步骤s5中，若载波相位观测值连续两个历元落入降权域或拒绝域，认为该卫星载波观测值存在粗差，对其模糊度参数进行重置，并且当前历元该颗卫星不参与定位解算。

19、优选的，在步骤s6中，重复步骤s2~s5，直到滤波总迭代次数达到n次，若未达到最大迭代次数n，返回步骤s2，开始新一轮的初筛和处理，继续对观测值进行多轮迭代筛选和抗差处理；若达到最大迭代次数n，则终止循环，通过改进的抗差模型输出抗差后的观测值实现低成本gnss接收机的ppp模糊度固定。

20、对于现有技术，本技术的技术方案具有如下的优点和效果：

21、1、本发明利用抗差处理方法针对于模糊度固定子集选取方法和考虑卫星几何空间构型和原始观测值数据进行不同方法的抗差处理，可以有效的提升低成本gnss接收机的ppp模糊度固定率和定位精度。

22、2、本发明改进的iggⅲ抗差模糊同时考虑了观测值质量和验后残差信息，调整了不同类型的观测值的使用场景，设置了卡尔曼滤波迭代次数，有效解决了多次迭代导致滤波发散以及模糊度难以固定以及重新初始化导致定位精度变差的情况，在低成本gnss接收机ppp模糊度固定时采用此抗差模型方法可以提供定位的可靠性和稳定性，为低成本gnss接收机的高精度定位提供了一套完善可行的算法依据。

23、3、本发明通过迭代验证观测值的质量并应用等价权处理，能够在实时ppp解算中动态地对观测值进行处理和修正，从而提高了对实时数据的适应能力和实时性。

24、4、本发明通过对验后残差进行多次筛选和处理，对于存在周跳或粗差的观测值进行高效的剔除和重置处理，从而增强了ppp解算的容错性和鲁棒性，减少了因异常数据影响而导致的解算错误。

25、5、本发明能够根据载波和伪距观测值的验后标准化残差情况，对异常数据进行降权或拒绝处理，有效地减少了异常数据对ppp解算的干扰，提高了解算的准确性和可靠性。

26、6、本发明通过设定迭代次数和设置观测值的阈值，并结合对周跳的检测和处理，该方法能够根据不同数据情况动态调整处理策略，具有一定的自适应性。

27、7、本发明通过对载波相位观测值的处理和重置，能够减少因载波观测值异常而引起的整周模糊度的固定问题，简化了ppp-ar过程，提高了固定成功率。

28、上述仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

29、根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述及其他目的、优点和特征。