一种北斗系统参考站整周模糊度单历元确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星定位系统和定位测量技术领域，具体涉及一种北斗系统参考站整 周模糊度单历元确定方法。
【背景技术】
[0002] 具有我国独立知识产权的北斗系统已经正式向亚太地区提供导航定位服务，由于 北斗系统卫星观测数据受到各种观测误差的影响，北斗系统提供的标准定位服务的精度约 为10m，北斗系统标准定位服务只能满足低精度导航定位的要求；利用北斗系统参考站网 提供北斗系统的区域误差改正模型或改正数，可实现参考站网覆盖范围内北斗系统用户的 误差改正，以消除或大大削弱北斗系统用户的观测误差影响，实现北斗系统用户的高精度 定位；而实现北斗系统用户的误差改正的前提是必须有高精度的北斗系统参考站网的误差 改正数，其过程必须是利用北斗系统的参考站网通过参考站坐标已知，解算出参考站网的 载波相位整周模糊度，然后才能利用解算出的参考站载波相位整周模糊度计算出参考站网 的高精度观测误差，进行参考站网覆盖范围内的误差改正模型建立和用户的北斗系统误差 改正，其中的关键问题是北斗系统参考站网载波相位整周模糊度的准确固定；
[0003] 目前，北斗系统中IGS0(倾斜地球同步轨道）卫星的运动周期约为24小时， GE0(地球静止轨道）卫星相对于地球静止，在北斗系统参考站网载波相位整周模糊度的实 时动态快速模糊度解算（即参考站网实时快速启动）较短的时间内，观测到的北斗系统在 轨工作卫星的几何构型变化较小，不利于参考站网载波相位整周模糊度固定的实时快速解 算；因此，北斗系统卫星星座构成（GE0、IGS0卫星较多）造成的观测卫星几何构型不佳，不 利于北斗系统参考站载波相位整周模糊度的实时快速确定；同时，还需要考虑北斗系统参 考站载波相位观测数据中是否存在周跳；如果能够实现北斗系统参考站网载波相位观测值 整周模糊度的单历元解算，则不受北斗系统载波相位观测数据的周跳以及北斗系统卫星几 何构型变化缓慢的影响；
[0004] 目前，北斗系统刚刚建立，基于北斗系统参考站网的高精度定位技术和手段还不 成熟，比较成熟和广泛应用的技术主要是利用GPS参考站网的GPS用户增强定位方法；北斗 系统的定位原理和信号结构与GPS系统相似；由于，GPS系统是目前运行最成熟的卫星导航 定位系统；因此，北斗系统高精度定位方法多借鉴GPS系统的高精度定位方法；但北斗系统 有其自身特点，主要是北斗系统广播星历的卫星轨道精度与GPS系统相比较差，以及目前 北斗系统在轨工作卫星星座构成中GEO、IGS0卫星较多造成的观测卫星几何构型不佳，都 会对北斗系统参考站网整周模糊度解算的影响；特别是北斗系统的广播星历卫星轨道精度 相对于GPS较差，对于参考站网的载波相位模糊度解算而言，广播星历的卫星轨道误差的 残差对参考站网北斗系统载波相位整周模糊度解算的影响相比GPS系统较大；使用广播星 历可以实现北斗系统的实时快速定位，如果采用北斗系统的精密轨道产品，实时性不如广 播星历，而且需要第三方提供精密轨道产品；
[0005] 采用GPS参考站网载波相位整周模糊度单历元确定的方法不能实现北斗系统参 考站网载波相位整周模糊度的单历元确定，所以，目前缺乏北斗系统参考站载波相位整周 模糊度的单历元解算方法；
[0006] 北斗系统除了提供第一频率B1的观测数据之外，还可以全星座提供B2、B3频率观 测数据。是全星座实现三频观测数据的播发，而GPS系统具备全星座三频观测数据的播发 功能；现有的GPS参考站网载波相位整周模糊度解算方法都是基于GPS双频观测数据，这些 方法不能实现北斗系统参考站网三频载波相位整周模糊度的解算，如果充分利用北斗系统 三频载波相位观测数据，实现北斗系统参考站载波相位整周模糊度的单历元准确解算，体 现出北斗系统相对GPS系统的优势，具有重要的意义，但目前，缺乏北斗系统参考站三频载 波相位观测数据整周模糊度单历元确定的方法。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术的不足，本发明提出一种北斗系统参考站整周模糊度单历元确定方 法，以实现北斗系统参考站整周模糊度的单历元解算，达到减小北斗系统参考站网载波相 位整周模糊度确定的计算量，克服北斗系统观测卫星的几何构型变化缓慢，而不利于北斗 系统参考站网的载波相位整周模糊度实时快速确定的问题，消除北斗系统广播星历轨道误 差对整周模糊度解算的影响，避免观测数据周跳探测和处理的工作，减小北斗系统参考站 网整周模糊度解算时的工作量的目的。
[0008] -种北斗系统参考站整周模糊度单历元确定方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤1、北斗系统各颗卫星向北斗系统参考站接收机播发三频载波相位观测数据， 对北斗系统参考站接收机接收的单历元三频载波相位观测数据进行双差组合处理，以消除 北斗系统卫星的钟差和北斗系统参考站接收机的钟差，并削弱北斗系统参考站观测数据中 的对流层延迟误差、电离层延迟误差和卫星轨道误差，获得Bl、B2、B3三频率载波的双差载 波相位观测关系；
[0010] 步骤2、获得消除卫星轨道误差和对流层延迟误差的B2、B3双频载波相位整周模 糊度之间的整数线性关系，并根据获得的整数线性关系，选择B2、B3双差载波相位整周模 糊度备选值；
[0011] 具体步骤如下：
[0012] 步骤2-1、根据B2、B3双频载波的双差载波相位观测方程和B2双差载波相位观测 值的电离层延迟误差残差与B3双差载波相位观测值的电离层延迟误差残差关系，以消除 双差卫星轨道误差残差和双差对流层延迟误差残差为目的，构建B2、B3双频载波相位整周 模糊度之间的整数线性关系；
[0013] 步骤2-2、根据北斗系统参考站接收机接收的B2频载波相位观测数据，获得B2双 差载波相位整周模糊度的初值，并设置B2双差载波相位整周模糊度的取值范围和采样间 隔，进而获得B2双差载波相位整周模糊度备选值；
[0014] 步骤2-3、将B2双差载波相位整周模糊度备选值代入B2、B3双频载波相位整周模 糊度之间的整数线性关系中，获得满足整数线性关系的B2、B3双差载波相位整周模糊度备 选值，即获得B2、B3双差载波相位整周模糊度备选值组合；
[0015] 步骤3、确定B2、B3双频载波相位整周模糊度间的等比例整数线性关系，并根据 B2、B3双差载波相位整周模糊度备选值组合，单历元确定B2、B3双差载波相位整周模糊度；
[0016] 具体步骤如下：
[0017] 步骤3-1、将B2频率载波的双差载波相位观测方程与B3频率载波的双差载波相位 观测方程相减，获得B2、B3双频载波相位整周模糊度间的等比例整数线性关系；
[0018] 步骤3-2、将B2、B3双差载波相位整周模糊度备选值组合代入B2、B3双频载波相 位整周模糊度间的等比例整数线性关系中，进一步获得满足B2、B3双频载波相位整周模糊 度间的等比例整数线性关系的B2、B3双差载波相位整周模糊度备选值组合，即单历元确定 B2、B3双差载波相位整周模糊度；
[0019] 步骤4、获得消除双差卫星轨道误差残差和双差对流层延迟误差残差的B1、B2、B3 双差载波相位整周模糊度间的整数线性关系，并根据B2、B3双差载波相位整周模糊度，单 历元确定北斗系统参考站Bl、B2、B3三频载波相位整周模糊度；
[0020] 具体步骤如下：
[0021] 步骤4-1、将Bl、B2、B3三频载波的双差载波相位观测方程分别乘以一个实数，获 得三个频率载波相位观测值包含实数系数的双差载波相位观测方程，再将三个频率的双差 载波相位观测方程进行相加整合处理，得到整合之后的三个频率的整合双差载波相位观测 方程；
[0022] 步骤4-2、以消除双差卫星轨道误差残差和双差对流层延迟误差残差为目的，设置 实数取值，获得消除双差卫星轨道误差残差和双差对流层延迟误差残差的Bl、B2、B3双差 载波相位整周模糊度间的整数线性关系；
[0023] 步骤4-3、根据B2、B3双差载波相位整周模糊度，以及Bl、B2、B3双差载波相位电 离层延迟误差残差间的关系，获得B1双差载波相位电离层延迟误差残差；
[0024] 步骤4-4、根据B1双差载波相位电离层延迟误差残差，以及B1、B2、B3双差载波相 位电离层延迟误差残差间的关系，改正Bl、B2、B3双差载波相位整周模糊度间的整数线性 关系中的电离层延迟误差残差，获得校准后的B1、B2、B3双差载波相位整周模糊度间的整 数线性关系；
[0025] 步骤4-5、将B2、B3双差载波相位整周模糊度代入校准后的B1、B2、B3双差载波相 位整周模糊度间的整数线性关系中，获得B1双差载波相位整周模糊度，进而获得最终正确 的Bl、B2、B3双差载波相位整周模糊度；
[0026] 步骤5、以最终正确的B1、B2、B3双差载波相位整周模糊度作为固定设定值进行误 差改正数据的计算和播发。
[0027] 步骤2-1所述的构建B2、B3双频载波相位整周模糊度之间的整数线性关系，公式 如下：
[0029] 其中，VA表示双差操作符，该符号表示在两个参考站和两颗北斗系统卫星的载波 相位观测值间进行了双差组合，表示参考站R接收北斗系统卫星S的B3频率载波相位 的模糊度，表示参考站R接收北斗系统卫星S的B2频率载波相位的模糊度，f2表示北