北斗系統(tǒng)b1與gps系統(tǒng)l1載波相位混頻差分方法
【專利摘要】一種北斗系統(tǒng)B1與GPS系統(tǒng)L1載波相位混頻差分方法，涉及衛(wèi)星定位系統(tǒng)和定位測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。用戶接收機(jī)接收到北斗系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)雙系統(tǒng)各自衛(wèi)星播發(fā)給用戶接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過載波相位觀測(cè)方程分別確定北斗系統(tǒng)的B1頻率載波相位整周模糊度和GPS系統(tǒng)L1頻率的載波相位整周模糊度；恢復(fù)北斗系統(tǒng)B1和GPS系統(tǒng)L1載波相位星間差分模糊度參數(shù)的整數(shù)特性；確定用戶北斗/GPS接收機(jī)到衛(wèi)星距離。本發(fā)明能夠避免北斗系統(tǒng)B1頻率與GPS系統(tǒng)L1頻率載波相位二者頻率不同的影響，使混頻星間差分的B1、L1載波相位模糊度參數(shù)恢復(fù)整數(shù)特性。
【專利說明】北斗系統(tǒng)B1與GPS系統(tǒng)L1載波相位混頻差分方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星定位系統(tǒng)和定位測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種北斗系統(tǒng)B1與GPS系統(tǒng)L1載波相位混頻差分方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)北斗系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)雙系統(tǒng)的接收機(jī)，利用北斗系統(tǒng)B1載波相位觀測(cè)數(shù)據(jù)與GPS系統(tǒng)L1載波相位觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度定位時(shí)，目前采用的技術(shù)手段之一就是利用載波相位的星間差分組合技術(shù)確定載波相位觀測(cè)值，進(jìn)而獲得接收機(jī)到衛(wèi)星的距離值，最終利用接收機(jī)到衛(wèi)星的距離計(jì)算出接收機(jī)的位置。
[0003]在Bl、L1載波相位觀測(cè)值的整周模糊度解算時(shí)，而若想得到Bl、L1載波相位整周模糊度，必須消除觀測(cè)值中的誤差。對(duì)于北斗系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)雙系統(tǒng)而言，其B1、L1載波相位觀測(cè)值中的大氣延遲、衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星鐘差等誤差，可以通過區(qū)域參考站網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行消除或削弱，保證這些誤差不影響B(tài)l、L1載波相位模糊度的整周特性。除此之外還存在接收機(jī)鐘誤差的影響，并且接收機(jī)鐘的誤差影響較大，是Bl、L1載波相位觀測(cè)值的模糊度不能恢復(fù)整數(shù)特性的主要原因。消除接收機(jī)鐘差最有效的方法是對(duì)B1、L1載波相位觀測(cè)值進(jìn)行星間差分，消除同一臺(tái)接收機(jī)不同衛(wèi)星Bl、L1載波相位觀測(cè)值中的接收機(jī)誤差影響。但目前常用的方法需要在同一系統(tǒng)、B1頻率或L1頻率載波相位觀測(cè)值之間進(jìn)行星間差分，以消除接收機(jī)誤差的影響，恢復(fù)同一系統(tǒng)、同一頻率載波相位觀測(cè)值的星間差分模糊度的整數(shù)特性。只能在單系統(tǒng)、B1或L1單一頻率載波相位觀測(cè)值間進(jìn)行星間差分的原因是不同頻率載波相位的波長不同。由于載波相位觀測(cè)值的波長不同，不同頻率載波相位觀測(cè)值星間差分組合之后，星間差分載波相位觀測(cè)值的模糊度不具備整數(shù)特性。星間差分載波相位觀測(cè)值的模糊度不具有整數(shù)特性，會(huì)導(dǎo)致星間差分模糊度不能實(shí)時(shí)快速解算，無法實(shí)現(xiàn)測(cè)站的高精度實(shí)時(shí)快速定位。
[0004]在使用北斗系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)雙系統(tǒng)接收機(jī)進(jìn)行高精度定位時(shí)，如果單系統(tǒng)的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)量較少(比如在較多建筑物和森林等衛(wèi)星信號(hào)遮擋嚴(yán)重地區(qū))，為了保證能夠使用BUL1載波相位觀測(cè)值實(shí)現(xiàn)高精度定位，必須進(jìn)行北斗系統(tǒng)B1與GPS系統(tǒng)L1載波相位混頻星間差分組合，并能夠恢復(fù)星間差分模糊度的整數(shù)特性，以便于進(jìn)行整周模糊度解算。由于單系統(tǒng)衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)量較少，如果在北斗系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)各自系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行B1或L1載波相位觀測(cè)值的星間差分組合，將進(jìn)一步降低載波相位觀測(cè)數(shù)據(jù)的利用率。在雙系統(tǒng)衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)量較少時(shí)(比如兩系統(tǒng)共有四顆衛(wèi)星)，星間差分觀測(cè)值數(shù)量不足，很難通過幾何模型解算星間差分Bl、L1載波相位整周模糊度，不能實(shí)現(xiàn)高精度定位。如果不進(jìn)行Bl、L1載波相位觀測(cè)值的星間差分組合，而對(duì)單顆衛(wèi)星的Bl、L1載波相位觀測(cè)值進(jìn)行模糊度參數(shù)解算，則很難消除單顆衛(wèi)星觀測(cè)值中與接收機(jī)有關(guān)的誤差(主要是接收機(jī)鐘差)，這樣不但要估計(jì)的參數(shù)較多，而且由于與接收機(jī)有關(guān)誤差的存在，使Bl、L1載波相位的模糊度無法正確計(jì)算。北斗系統(tǒng)B1與GPS系統(tǒng)L1載波相位觀測(cè)值的混頻星間求差，可提高數(shù)據(jù)利用率，實(shí)現(xiàn)在北斗/GPS單系統(tǒng)觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)較少情況下的高精度實(shí)時(shí)快速定位。但由于北斗系統(tǒng)B1和GPS系統(tǒng)L1載波相位觀測(cè)值的波長不同，混頻星間差分后，各自單顆衛(wèi)星模糊度的系數(shù)不同，不能形成星間單差的整周模糊度參數(shù)，會(huì)引入了過多的單顆衛(wèi)星的非差整周模糊度參數(shù)，很難對(duì)單顆衛(wèi)星的整周模糊度參數(shù)進(jìn)行解算。如果將北斗系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)單顆衛(wèi)星的B1、L1載波相位模糊度參數(shù)，在星間單差之后，合并成一個(gè)模糊度參數(shù)，由于B1、L1載波相位的波長不同，會(huì)導(dǎo)致星間單差模糊度參數(shù)不具備整數(shù)特性，無法進(jìn)行載波相位整周模糊度的實(shí)時(shí)快速解算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是利用北斗系統(tǒng)的B1載波相位觀測(cè)值與GPS系統(tǒng)L1載波相位觀測(cè)值，對(duì)北斗系統(tǒng)B1和GPS系統(tǒng)L1載波相位觀測(cè)值進(jìn)行混頻星間差分組合，并能夠恢復(fù)混頻星間差分載波相位模糊度的整數(shù)特性，更好地實(shí)現(xiàn)北斗系統(tǒng)B1與GPS系統(tǒng)L1載波相位觀測(cè)值的高精度實(shí)時(shí)快速聯(lián)合定位，提高雙系統(tǒng)定位服務(wù)能力，特別是在信號(hào)遮擋嚴(yán)重，單系統(tǒng)衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)量不足時(shí)的定位服務(wù)能力。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種北斗系統(tǒng)B1與GPS系統(tǒng)L1載波相位混頻差分方法，包括以下步驟:
[0007]步驟1:用戶接收機(jī)接收到北斗系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)雙系統(tǒng)各自衛(wèi)星播發(fā)給用戶接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，具體包括:
[0008]北斗系統(tǒng)的B1頻率的偽距觀測(cè)數(shù)據(jù)和B1頻率的載波相位觀測(cè)數(shù)據(jù)；
[0009]GPS系統(tǒng)的L1頻率的偽距觀測(cè)數(shù)據(jù)和B1頻率的載波相位觀測(cè)數(shù)據(jù)；
[0010]步驟2:通過載波相位觀測(cè)方程分別確定北斗系統(tǒng)的B1頻率載波相位整周模糊度和GPS系統(tǒng)L1頻率的載波相位整周模糊度；
[0011](1)對(duì)于北斗系統(tǒng):通過公式(1)確定北斗系統(tǒng)的B1頻率的載波相位整周模糊度,公式為:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種北斗系統(tǒng)B1與GPS系統(tǒng)L1載波相位混頻差分方法，其特征在于:首先利用外部參考站提供的B1頻率、L1頻率兩種頻率下的非誤差改正數(shù)消除Bl、L1載波相位觀測(cè)值中的衛(wèi)星軌道誤差、對(duì)流層延遲誤差和電離層延遲誤差；再對(duì)北斗系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)的B1/L1載波相位觀測(cè)值作差，消除同一臺(tái)接收機(jī)對(duì)不同衛(wèi)星Bl、L1載波相位觀測(cè)值中的接收機(jī)誤差，并北斗系統(tǒng)B1和GPS系統(tǒng)L1頻率載波相位觀測(cè)值的星間差分模糊度的整數(shù)特性，進(jìn)而確定北斗系統(tǒng)B1和GPS系統(tǒng)L1載波相位星間差分觀測(cè)值的整周模糊度；最后利用該觀測(cè)值，確定北斗系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)衛(wèi)星到接收機(jī)之間的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的北斗系統(tǒng)B1與GPS系統(tǒng)L1載波相位混頻差分方法，其特征在于:所述的消除同一臺(tái)接收機(jī)對(duì)不同衛(wèi)星Bl、L1頻率載波相位觀測(cè)值中的接收機(jī)誤差，方法是使北斗系統(tǒng)B1頻率的載波相位模糊度參數(shù)和GPS系統(tǒng)L1頻率的載波相位模糊度參數(shù)合并為一個(gè)模糊度參數(shù)，使用如下2種方法任一種即可:(1)北斗系統(tǒng)中一顆衛(wèi)星的B1頻率載波相位模糊度初始整數(shù)解的整數(shù)改正量、GPS系統(tǒng)中的一顆衛(wèi)星的L1頻率載波相位模糊度初始整數(shù)解的整數(shù)改正量通過星間差分形成一個(gè)模糊度參數(shù)，再以北斗系統(tǒng)的B1頻率載波相位模糊度波長為系數(shù)，轉(zhuǎn)化成星間差分模糊度,公式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的北斗系統(tǒng)B1與GPS系統(tǒng)L1載波相位混頻差分方法，其特征在于:對(duì)于(1)中所確定的星間差分模糊度
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的北斗系統(tǒng)B1與GPS系統(tǒng)L1載波相位混頻差分方法，其特征在于:對(duì)于(2)中所述的所確定的星間差分模糊度，
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的北斗系統(tǒng)B1與GPS系統(tǒng)L1載波相位混頻差分方法，其特征在于:所述的確定GPS系統(tǒng)L1頻率載波相位模糊度的整數(shù)初值，方法為:對(duì)于目前的GPS系統(tǒng)，在殘余誤差項(xiàng)(1-Α).N' G1取值的絕對(duì)值小于0.5時(shí):若利用GPS系統(tǒng)L1頻率的偽距觀測(cè)值計(jì)算L1載波相位模糊度整數(shù)初值，則GPS系統(tǒng)L1頻率載波相位模糊度初值的偏差應(yīng)小于55周；對(duì)于目前的GPS系統(tǒng)，在殘余誤差項(xiàng)(1-A).G1取值的絕對(duì)值小于0.25時(shí)，GPS系統(tǒng)L1頻率載波相位模糊度初值的偏差應(yīng)小于27周。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的北斗系統(tǒng)B1與GPS系統(tǒng)L1載波相位混頻差分方法，其特征在于:所述的確定北斗系統(tǒng)B1頻率載波相位模糊度的整數(shù)初值，方法為:利用北斗系統(tǒng)B1頻率偽距觀測(cè)值計(jì)算北斗系統(tǒng)B1頻率載波相位模糊度的整數(shù)初值，初值應(yīng)滿足的最低要求為:對(duì)于目前的北斗系統(tǒng)，在殘余誤差項(xiàng)(B-1).N' C1取值的絕對(duì)值小于0.5時(shí):若利用北斗系統(tǒng)B1頻率的偽距觀測(cè)值計(jì)算B1頻率載波相位模糊度的整數(shù)初值，則北斗系統(tǒng)B1頻率載波相位的模糊度初值的偏差應(yīng)小于54周；對(duì)于目前的北斗系統(tǒng)，在殘余誤差項(xiàng)(Β-1).Ν' ei取值的絕對(duì)值小于0.25時(shí)，北斗系統(tǒng)B1頻率載波相位模糊度初值的偏差應(yīng)小于27周。
【文檔編號(hào)】G01S19/33GK103675858SQ201310744529
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】祝會(huì)忠, 徐愛功, 葛茂榮, 高星偉, 徐宗秋, 鄭濤, 徐辛超, 隋心 申請(qǐng)人:遼寧工程技術(shù)大學(xué)