專利名稱：動態(tài)模糊度確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模糊度確定方法，尤其是涉及一種動態(tài)模糊度確定方法。
背景技術(shù)：
目前，GNSS高精度快速動態(tài)定位應(yīng)用非常廣泛，其中快速動態(tài)模糊度 解算是高精度定位的關(guān)鍵。國內(nèi)外很多學(xué)者對快速動態(tài)模糊度解算做了大 量的研究，并得到了很多實用的方法。Hatch提出的雙頻P碼法和最小二乘 搜索算法。陳小明提出了附加模糊度參數(shù)的卡爾曼濾波法，該方法將模糊 度參數(shù)考慮為濾波器的狀態(tài)，使用初始?xì)v元的雙差模糊度實數(shù)解估值和協(xié) 方差陣作為初值，然后通過卡爾曼濾波器，逐漸解算出正確的模糊度實數(shù)解。高星偉提出了一種單歷元流動站整周模糊度搜索法，其基本思想是不 解方程組，直接利用模糊度為整數(shù)和雙頻模糊度之間存在線性關(guān)系進(jìn)行搜 索。孫紅星根據(jù)雙頻數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)系和統(tǒng)計特性，提出了一種單歷元模糊 度解算方法一雙頻數(shù)據(jù)相關(guān)法(Dual Frequency Correlation Method)。喻國榮在GPS動動定位中引入了雙空間搜索算法，該算法主要利用有軌信 息模型和無軌信息模型的差異，分別構(gòu)建模糊度搜索空間，同時通過兩個 投影變換，形成一個模糊度搜索橢圓，按照兩種投影方式，交替搜索出模 糊度。荷蘭Delft大學(xué)的Teunissen教授于1993年提出了 LAMBDA (The Least-squares AMBiguity Decorrelation Adjustment)方法，該方法充分利用了模糊度浮點解協(xié)因數(shù)陣的非對角元素，縮小了模糊度的搜索空間，加快了模糊度的搜索速度。LAMBDA方法確定模糊度的過程是1)求解模糊 度的浮點解和協(xié)因數(shù)陣；2)基于整數(shù)最小二乘原理搜索出最佳模糊度組合 和一個表征模糊度可靠性的Ratio值；3)判斷模糊度是否搜索成功。但如 果僅使用C/A碼偽距觀測值和LI載波相位觀測值，LAMBDA方法單歷元模糊 度的成功率不高。以上模糊度求解方法都認(rèn)為雙差觀測值的殘余誤差非常小，其影響忽 略不計，因此對于短基線(15公里以內(nèi))模糊度確定的成功率非常高。對 于中長基線(20 100km)，由于雙差觀測值的殘余電離層和對流層誤差非常 大，多數(shù)已經(jīng)超過了 LI的半個波長。如果不對這些誤差進(jìn)行處理，就直接 確定模糊度的成功率太低，實用價值不高。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)動態(tài)確定模糊度的基線距離較短(一般 15km)的問題；提供了一種能快速動態(tài)確定中長距離模糊度的方法。本發(fā)明還有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)直接確定Ll， L2載波相位的模糊度 所存在的速度慢、可靠性不高等的技術(shù)問題；提供了一種先確定寬巷模糊 度然后再確定Ll， L2載波相位的快速可靠性高的模糊度確定方法。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的動態(tài)模糊度確定方法，其特征在于 首先，確定寬巷模糊度，具體步驟如下步驟1.1，由歷元采集單元采集新的歷元，計算出寬巷觀測值、,組合觀測值以及無電離組合觀測值；步驟1. 2，由坐標(biāo)參數(shù)消元單元一對上述寬巷觀測值以及麗組合觀測值組成關(guān)于寬巷模糊度和坐標(biāo)參數(shù)的方程進(jìn)行坐標(biāo)參數(shù)消元；步驟1. 3，由浮點解獲取單元解求出上述參數(shù)消元后的寬巷模糊度的浮 點解；步驟1.4，由寬巷模糊度搜索單元對上述浮點解進(jìn)行搜索，搜索出模糊 度及相應(yīng)模糊度組合的Ratio值；步驟1.5，寬巷模糊度確定單元針對上述模糊度及相應(yīng)模糊度組合的 Ratio值，確定出模糊度；然后，確定L1/L2模糊度，具體步驟如下步驟2. 1，由坐標(biāo)參數(shù)消元單元二對步驟1. 1中無電離層組合觀測值和 寬巷觀測值的關(guān)于坐標(biāo)參數(shù)和無電離層組合的模糊度的觀測方程進(jìn)行坐標(biāo) 參數(shù)消元；步驟2. 2，由參數(shù)替代單元將Ll模糊度和上述已經(jīng)確定的寬巷模糊度替代無電離層組合模糊度為搜索參數(shù)；步驟2. 3，由Ll浮點解獲取單元解求出上述參數(shù)消元后的寬巷模糊度 以及L1模糊度的浮點解；步驟2. 4，由Ll/L2模糊度的模糊度搜索單元對上述浮點解進(jìn)行搜索， 搜索出模糊度及相應(yīng)模糊度組合的Ratio值；步驟2. 5， Ll/L2模糊度確定單元針對上述模糊度及相應(yīng)模糊度組合的 Ratio值，確定出模糊度。在上述的動態(tài)模糊度確定方法，所述的步驟l. 1中，對于多組新的歷元， 所述的步驟1. 2以及步驟2. 1中的麗組合觀測值由麗平均求解單元計算 出的麗平均組合觀測值替代，所述的步驟1. 2以及步驟2. 1中寬巷觀測值 由寬巷平均求解單元計算出寬巷平均值替代。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.用LAMBDA方法搜索出多組模糊度，然后用備選組合的殘差平方和檢驗，增加了模糊度確定的可靠性；2.用已 知的寬巷模糊度和Ll模糊度表示無電離層模糊度組合進(jìn)行模糊度搜索，既 消除了電離層一階項的影響，又使搜索的模糊度具有整周特性，因此擴大 了模糊度搜索的距離；3.充分利用了長距離模糊度動態(tài)快速確定的各種條 件，加快了模糊度搜索。


圖l是本發(fā)明工作流程圖；圖2是本發(fā)明實施例的雙差整周模糊度參考值(由Bernese5. 0計算得到)；圖3是本發(fā)明實施例的寬巷模糊度搜索結(jié)果； 圖4是本發(fā)明實施例的Ll模糊度搜索結(jié)果；圖5是本發(fā)明實施例的Ll， L2模糊度線性關(guān)系得出的L2模糊度的誤差值。
具體實施方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的 說明。實施例一種動態(tài)模糊度確定方法，具體步驟為 首先，確定寬巷模糊度，具體步驟如下步驟1.1，由歷元采集單元采集新的歷元，并計算其寬巷觀測值、, 組合觀測值以及無電離組合觀測值；步驟1. 2，由坐標(biāo)參數(shù)消元單元一對上述寬巷觀測值以及匿組合觀測 值組成關(guān)于寬巷模糊度和坐標(biāo)參數(shù)的方程進(jìn)行坐標(biāo)參數(shù)消元；用消元算法消除寬巷觀測方程中的坐標(biāo)參數(shù)后，可以得到如方程(1)所示的僅以寬巷模糊度為參數(shù)y的觀測方程 r 4 》丄/W(1)其中，》為的寬巷觀測值的系數(shù)矩陣，^^為寬巷觀測值的波長，r為模糊度向量，/為單位陣，丄，為Melboiirne—WUbbena組合觀測值，i慨為以米為單位的寬巷觀測值。單個歷元的條件下，可以直接用方程(1)求解浮點解。對多個歷元求 解的話，I,為所有歷元Melbourne—WUbbena組合觀測值求出寬巷模糊度的平均值，寬巷觀測值部分則用法方程疊加或序貫最小二乘平差的方法求 取浮點解。步驟1.3，由浮點解獲取單元測取出上述參數(shù)消元后的寬巷模糊度的浮 點解；步驟1.4，由寬巷模糊度搜索單元對上述浮點解進(jìn)行搜索，搜索出模糊 度及相應(yīng)模糊度組合的Ratio值；步驟1.5，寬巷模糊度確定單元針對上述模糊度及相應(yīng)模糊度組合的 Ratio值，確定出模糊度；將上述搜索出模糊度代入關(guān)于寬巷觀測值的觀測方程中，計算出殘差 平方和。寬巷模糊度確定成功的判斷標(biāo)準(zhǔn)-f淑/c 〉 MlC「^==min (2) 其中M為一個定義的正數(shù)一般大于3.0， r為殘差，min為最小值。然后，確定L1/L2模糊度，具體步驟如下-步驟2. 1，由坐標(biāo)參數(shù)消元單元二對步驟1. 1中無電離層組合觀測值和寬巷觀測值的關(guān)于坐標(biāo)參數(shù)和無電離層組合的模糊度的觀測方程進(jìn)行坐標(biāo)參數(shù)消元；步驟2. 2，由參數(shù)替代單元將Ll模糊度和上述已經(jīng)確定的寬巷模糊度 替代無電離層組合模糊度為搜索參數(shù)；步驟2. 3，由Ll浮點解獲取單元測取出上述參數(shù)消元后的寬巷模糊度 以及L1模糊度的浮點解；步驟2. 4，由Ll/L2模糊度的模糊度搜索單元對上述浮點解進(jìn)行搜索， 搜索出模糊度及相應(yīng)模糊度組合的Ratio值；步驟2. 5， Ll/L2模糊度確定單元針對上述模糊度及相應(yīng)模糊度組合的 Ratio值，確定出模糊度。當(dāng)寬巷組合觀測值模糊度固定后，通過已知的寬巷觀測值的模糊度求 出L1/L2觀測值的模糊度，重新建立方程。由寬巷觀測值的模糊度與L1/L2觀測值的模糊度的關(guān)系為<formula>formula see original document page 9</formula> (3)又因為無電離層載波相位組合的模糊度為W知2乂 (4) 代式(3)入式(4)中有<formula>formula see original document page 9</formula>代式(5)入載波相位無電離層組合的觀測方程就可以得到關(guān)于iV,的觀測方程。為了能夠利用多個歷元同時求解模糊度，用消元法消去每個歷元 的坐標(biāo)參數(shù)，則只剩下模糊度參數(shù)，》為新的系數(shù)矩陣。同時，可以由寬巷偽距計算出當(dāng)前歷元的坐標(biāo)，然后反算出iV,的模糊度，作為一個虛擬的A 模糊度觀測值放入觀測方程中?？梢缘玫饺缦聝H以A模糊度為參數(shù)F的觀測 方程<formula>formula see original document page 10</formula>(6)方程(6)中，》為新的系數(shù)矩陣，^為A載波觀測值的波長，r為模 糊度向量，/為單位陣，A^為由寬巷偽距計算出當(dāng)前歷元的坐標(biāo)，然后反 算出iV,的模糊度，作為一個虛擬的A模糊度觀測值，、c為以米為單位的無 電離層組合觀測值。其中，使用無電離層組合觀測值的目的是為了消除長 距離條件下電離層一階項的影響，采用A模糊度參數(shù)lM乍為估計參數(shù)的目的 是利用^模糊度的整數(shù)特性，有利于搜索。按照(6)方程，求解單個或多個歷元的可以得到A模糊度的浮點解和 協(xié)因數(shù)陣。然后LAMBDA方法就可以搜索出多組模糊度及Ratio值，搜索多 組模糊度的目的是為了比較模糊度備選組的殘差平方和(S0SR)。同時，為 了去除電離層延遲的影響，通常采用無電離層組合觀測值的殘差平方和進(jìn) 行比較。按照式(3)可以分別計算出每組搜索出來的^模糊度M對應(yīng)的^模糊度^。最后按照下面的標(biāo)準(zhǔn)來確定模糊度-將上述步驟2.5搜索出模糊度及相應(yīng)模糊度組合代入無電離層組合觀測值的觀測方程中，計算出殘差平方和《？^;代入到L1觀測值和L2觀 測值的線性關(guān)系的式中，計算L2模糊度的殘差值(^^+6)-M。 i 加.o > M其中M為一個定義的正數(shù)一般大于3.0， r為殘差，min為最小值，^為 一個給定的正數(shù)，范圍為O. 1-0.5， (^2") —M的為模糊度^和模糊度^的關(guān)系，其中*和6為常數(shù)。該算例為2005年05月13日分別在廣東東莞的麻涌和塘廈鎮(zhèn)用Trimble 7500接收機以1秒采樣間隔采集的數(shù)據(jù)，基線長度約為59. 7km，屬于低緯 度地區(qū)。由高精度靜態(tài)數(shù)據(jù)處理軟件Bernese5.0，計算得到模糊度信息如 下圖2所示。搜索寬巷觀測值的模糊度結(jié)果如圖3所示，從圖3中可以看出，第5 個歷元的時候Ratio值等指標(biāo)達(dá)到了固定模糊度的要求。當(dāng)寬巷模糊度確 定以后，開始用LAMBDA方法搜索出L1整周模糊度，結(jié)果如圖4所示由圖4可以看出，在第7個(其中加上了寬巷搜索的5個歷元)Ratio 值就達(dá)到了 3.342，說明該模糊度組合可能是正確的，則由寬巷模糊度和 Ll模糊度求出L2的模糊度后，可以通過Ll， L2模糊度之間的線性關(guān)系如式 (7)進(jìn)一步驗證模糊度的正確性，第7個歷元的結(jié)果如圖5所示。從圖5中可以看出，L2模糊度的誤差值比中緯度地區(qū)的長度基線算例 的L2模糊度的誤差值要大，這也反映了低緯度地區(qū)雙差電離層等誤差比高 緯度地區(qū)的要大。但對于本算例，L2模糊度的誤差值雖然比較大，但都在 正常范圍內(nèi)，因此可以確定模糊度是正確的。本算例的模糊度固定時間為7 秒。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明 所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或 補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán) 利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)模糊度確定方法，其特征在于首先，確定寬巷模糊度，具體步驟如下步驟1.1，由歷元采集單元采集新的歷元，并計算出其寬巷觀測值、MW組合觀測值以及無電離組合觀測值；步驟1.2，由坐標(biāo)參數(shù)消元單元一對上述寬巷觀測值以及MW組合觀測值組成關(guān)于寬巷模糊度和坐標(biāo)參數(shù)的方程進(jìn)行坐標(biāo)參數(shù)消元；步驟1.3，由浮點解獲取單元測取出上述參數(shù)消元后的寬巷模糊度的浮點解；步驟1.4，由寬巷模糊度搜索單元對上述浮點解進(jìn)行搜索，搜索出模糊度及相應(yīng)模糊度組合的Ratio值；步驟1.5，寬巷模糊度確定單元針對上述模糊度及相應(yīng)模糊度組合的Ratio值，確定出模糊度；然后，確定L1/L2模糊度，具體步驟如下步驟2.1，由坐標(biāo)參數(shù)消元單元二對步驟1.1中無電離層組合觀測值和寬巷觀測值的關(guān)于坐標(biāo)參數(shù)和無電離層組合的模糊度的觀測方程進(jìn)行坐標(biāo)參數(shù)消元；步驟2.2，由參數(shù)替代單元將L1模糊度和上述已經(jīng)確定的寬巷模糊度替代無電離層組合模糊度為搜索參數(shù)；步驟2.3，由L1浮點解獲取單元測取出上述參數(shù)消元后的寬巷模糊度以及L1模糊度的浮點解；步驟2.4，由L1/L2模糊度的模糊度搜索單元對上述浮點解進(jìn)行搜索，搜索出模糊度及相應(yīng)模糊度組合的Ratio值；步驟2.5，L1/L2模糊度確定單元針對上述模糊度及相應(yīng)模糊度組合的Ratio值，確定出模糊度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)模糊度確定方法，其特征在于，所述的 步驟1.1中，對于多組新的歷元，所述的步驟1.2以及步驟2. l中的麗組 合觀測值由麗平均求解單元測取出的廳平均組合觀測值替代，所述的步 驟1.2以及步驟2. 1中寬巷觀測值由寬巷平均求解單元測取出寬巷平均值 替代。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模糊度確定方法，尤其是涉及一種動態(tài)模糊度確定方法。本發(fā)明用LAMBDA方法搜索出多組模糊度，然后用備選組合的殘差平方和檢驗，增加了模糊度確定的可靠性；本發(fā)明用已知的寬巷模糊度和L1模糊度表示無電離層模糊度組合進(jìn)行模糊度搜索，既消除了電離層一階項的影響，又使搜索的模糊度具有整周特性，因此擴大了模糊度搜索的距離；充分利用了長距離模糊度動態(tài)快速確定的各種條件，加快了模糊度搜索。
文檔編號G01S5/02GK101403792SQ200810197508
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者劉經(jīng)南, 唐衛(wèi)明, 闖 施 申請人:武漢大學(xué)