一种基于非差双差紧组合的GNSS融合定位方法及系统

allin2025-05-17  56


本发明属于卫星导航,具体涉及一种基于非差/双差紧组合的gnss融合定位方法及系统。


背景技术:

1、ppp和rtk作为获取载体高精度坐标的两种主要的gnss定位技术,各自具有独特的优势。对于ppp技术,用户只需配备一台接收机即可实现厘米级至分米级精度的绝对定位,然而达到厘米级精度通常需要数分钟至半个小时的收敛时间,因而无法满足时效性要求较高的应用需求。对于rtk技术,流动站通过接受基准站或地面参考网提供的高精度差分改正信息,可以实现数秒内收敛的厘米级精度的相对定位。鉴于此,本发明提出了一种rtk/ppp融合定位方法,同时利用非差和双差观测值估计流动站的状态参数,以提高流动站的观测数据利用率,从而加快收敛速度,并改善定位精度和稳定性。


技术实现思路

1、针对现有技术的不足,本发明提供一种基于非差/双差紧组合的gnss融合定位方法及系统,对ppp与rtk定位进行优化。

2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

3、一种基于非差/双差紧组合的gnss融合定位方法,包括以下步骤:

4、基于精密单点定位ppp,利用流动站构造非差gnss观测值,并基于精密轨道与钟差产品,构建gnss非差观测方程;

5、基于实时动态载波相位rtk,利用流动站以及基准站的gnss观测值,构建gnss双差观测方程;

6、将所述gnss非差观测方程与所述gnss双差观测方程结合,构建ppp/rtk紧组合函数模型;

7、基于所述ppp/rtk紧组合函数模型,构建ppp/rtk融合定位观测模型;

8、解算所述ppp/rtk融合定位观测模型,获得基于非差/双差紧组合的gnss融合定位结果。

9、优选的,构建gnss非差观测方程的方法为:

10、基于网络或星基增强信号,获得精密卫星轨道以及钟差产品;

11、基于流动站的非差gnss观测值、所述精密卫星轨道以及所述钟差产品,通过精密单点定位ppp,构建所述gnss非差观测方程;

12、其中,对于仅流动站观测到的非共视卫星,通过精密单点定位ppp解算的方式,估计流动站的绝对坐标,构建所述gnss非差观测方程;

13、对于双频接收机观测到的卫星,通过无电离层组合模型,构建所述gnss非差观测方程。

14、优选的,对于双频接收机,通过无电离层组合模型,构建的所述gnss非差观测方程如下:

15、

16、其中:

17、

18、式中:分别为无电离层组合的伪距、载波观测量减计算量,为接收机到卫星的方向余弦向量,xr为接收机三维坐标相对于线性化初值的增量,ddq为钟差产品中由钟差参考基准所产生的系统偏差,为估计得到的gps接收机钟差,为其他系统的系统间偏差,zwdr为流动站处的天顶对流层湿分量,为估计得到的浮点模糊度,c为光速,ms为对流层湿延迟投影系数,为接收机端gps系统伪距硬件延迟,为接收机端gnss系统载波相位硬件延迟;为波长,为接收机端gnss系统伪距硬件延迟,q表示gnss,g为gps。

19、优选的,构建的gnss双差观测方程如下:

20、

21、式中:r和b分别表示流动站和基准站,k和s分别表示参考卫星和非参考卫星,f=1,2表示频率,q表示gnss,和为双差的伪距、载波观测量减计算量,为双差的对流层延迟、电离层延迟,为双差的整周模糊度,为波长。

22、优选的,基于所述gnss非差观测方程与所述gnss双差观测方程相同的参考框架,将所述gnss非差观测方程与所述gnss双差观测方程联立,获得所述ppp/rtk紧组合函数模型,ppp/rtk紧组合函数模型公式如下:

23、

24、优选的,构建ppp/rtk融合定位观测模型的方法为:

25、基于所述ppp/rtk紧组合函数模型,获得gnss非差观测方程与gnss双差观测方程的观测值方差阵以及协方差阵;

26、基于所述ppp/rtk紧组合函数模型,构建ppp/rtk融合定位观测模型;

27、解算所述ppp/rtk融合定位观测模型,获得基于非差/双差紧组合的gnss融合定位结果。

28、本发明还提供一种基于非差/双差紧组合的gnss融合定位系统,用于实现所述的融合定位方法,包括:

29、非差观测模块,用于基于精密单点定位ppp,利用流动站构造非差gnss观测值,并基于精密轨道与钟差产品,构建gnss非差观测方程;

30、双差观测模块,用于基于实时动态载波相位rtk,利用流动站以及基准站的gnss观测值,构建gnss双差观测方程;

31、紧组合模块,用于将所述gnss非差观测方程与所述gnss双差观测方程结合,构建ppp/rtk紧组合函数模型;

32、融合定位模型构建模块,用于基于所述ppp/rtk紧组合函数模型,构建ppp/rtk融合定位观测模型;

33、解算模块,用于解算所述ppp/rtk融合定位观测模型,获得基于非差/双差紧组合的gnss融合定位结果。

34、优选的,所述非差观测模块包括:

35、获取单元,用于基于网络或星基增强信号,获得精密卫星轨道以及钟差产品;

36、方程构建单元,用于基于流动站的非差gnss观测值、所述精密卫星轨道以及所述钟差产品,通过精密单点定位ppp,构建所述gnss非差观测方程;

37、其中,对于仅流动站观测到的非共视卫星,通过精密单点定位ppp解算的方式,估计流动站的绝对坐标,构建所述gnss非差观测方程;

38、对于双频接收机观测到的卫星,通过无电离层组合模型,构建所述gnss非差观测方程。

39、与现有技术相比,本发明的有益效果为:

40、本发明在ppp与rtk定位的基础上,基于组合导航的相关理论,对两者进行优化,弥补两者的缺陷与不足。设计出可针对复杂环境条件下快速定位的ppp/rtk融合测量模型。双rtk/ppp融合定位方法的设计过程主要包括两方面,一是复杂环境下的定位解算快速收敛机制,二是双差与非差观测模型提高定位精度及数据利用率机制。为满足快速精确定位服务的要求,在建立ppp/rtk融合测量模型时,需要根据ppp及rtk相关特性进行,以具有良好的扩展性和灵活性。

41、能够充分利用rtk能够提供高精度差分改正信息及ppp所需配置简单便捷的特性,充分考虑到rtk受环境仪器限制较大及ppp收敛速度慢的情况,从而设计出ppp/rtk融合定位函数从而加快收敛速度,并改善定位精度和稳定性。



技术特征:

1.一种基于非差/双差紧组合的gnss融合定位方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于非差/双差紧组合的gnss融合定位方法,其特征在于,构建gnss非差观测方程的方法为:

3.根据权利要求2所述的基于非差/双差紧组合的gnss融合定位方法,其特征在于,对于双频接收机,通过无电离层组合模型,构建的所述gnss非差观测方程如下:

4.根据权利要求2所述的基于非差/双差紧组合的gnss融合定位方法,其特征在于,构建的gnss双差观测方程如下:

5.根据权利要求2所述的基于非差/双差紧组合的gnss融合定位方法,其特征在于,基于所述gnss非差观测方程与所述gnss双差观测方程相同的参考框架,将所述gnss非差观测方程与所述gnss双差观测方程联立,获得所述ppp/rtk紧组合函数模型,ppp/rtk紧组合函数模型公式如下:

6.根据权利要求2所述的基于非差/双差紧组合的gnss融合定位方法,其特征在于,构建ppp/rtk融合定位观测模型的方法为:

7.一种基于非差/双差紧组合的gnss融合定位系统,其特征在于,用于实现权利要求1-6任一项所述的融合定位方法,包括:

8.根据权利要求7所述的基于非差/双差紧组合的gnss融合定位系统,其特征在于,所述非差观测模块包括:


技术总结
本发明提供一种基于非差/双差紧组合的GNSS融合定位方法及系统,方法包括以下步骤:基于精密单点定位PPP,利用流动站构造非差GNSS观测值,并基于精密轨道与钟差产品,构建GNSS非差观测方程;基于实时动态载波相位RTK,利用流动站以及基准站的GNSS观测值,构建GNSS双差观测方程;将观测方程结合,构建PPP/RTK紧组合函数模型;基于PPP/RTK紧组合函数模型,构建PPP/RTK融合定位观测模型;解算PPP/RTK融合定位观测模型,获得GNSS融合定位结果。本发明利用精密单点定位及实时动态载波相位技术进行融合定位的方法,满足了定位载体在不同复杂场景下获取稳定可靠的高精度定位需求。

技术研发人员:李宗楠,肖伟,叶小舟,唐小妹,刘文祥,李蓬蓬,杨馨,袁志敏
受保护的技术使用者:中国人民解放军国防科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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