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。
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: