一种北斗三频单历元动动模糊度确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于北斗=频模糊度实时动态确定技术领域，设及一种载波相位模糊度解 算方法，特别是设及一种基于北斗卫星导航系统=频信号的动动模糊度单历元确定算法。
【背景技术】
[0002] 动态对动态相对定位技术是为了解决两个动态载体之间高精度相对定位问题而 产生的技术，基准站无需固定，模糊度正确固定后可W实时精确地确定基准站与流动站之 间的相对位置，因此该种定位方式可广泛应用于载体定姿、相对高差测定、航天器空中交会 对接、飞机空中加油或舰载飞机着舰等场景中。因此，研究动动定位技术对提高和改进现有 动态目标之间定位的精度和可靠性具有重要作用，对航天和国防等技术的发展意义深远。 动动定位的核屯、技术是在双动态条件下快速固定整周模糊度。
[0003] 目前，我国北斗卫星导航系统全星座卫星播发=个频率的载波信号，其中屯、频 率分别为 61(1561. 098MHz)，62(1207. 140MHz)和 63(1268. 520MHz)。多位学者的研究表 明（Feng，2008 ;Li，2010 ;Tang，2013)，相对于单、双频观测值，=频观测能组成更多具有 特殊优势的线性组合观测值，如超宽巷/宽巷组合、弱噪声组合、弱电离层组合等，利用运 些优秀观测组合通过几何模型、无几何模型等求解模糊度和定位，可显著提高模糊度解算 速度和可靠性，突破RTK服务的距离限制，增强定位结果的可用性和可靠性。早在1997 年，化rssell等（1997)就开始对=频信号的模糊度解算进行了相关研究，提出了基于= 频模糊度的TCAR灯虹eeCarrierAmbiguityResolution)方法。Jung(1999)提出了一 种利用多频信号解算实时无几何的载波相位模糊度方法，称为CIR(化scadingInteger Resolution),并通过进一步改善提高了该方法的性能。Teunissen等（2002)将W上两种方 法（TCAR，CIR)与LAMBDA方法进行了对比，根据各方法进行估计时采用的原理，指出前两种 方法因采用基于无几何关系的整数Bootstrapping导致模糊度解算仅适用于无几何关系 模型，而采用整数最小二乘的LAMBDA方法还可用于基于几何关系的模型。后来的学者在此 基础上对=频信号的模糊度解算问题做了大量研究，Feng(2008)选择=个最优虚拟信号来 削弱电离层的影响，并通过S个步骤逐步从超宽巷到宽巷最后固定窄巷模糊度；此外，^ng 等（2008,2009)通过联合基于几何关系的模型和几何约束条件来提高TCAR方法的定位性 能，并对大范围观测网络实时数据处理中=频模糊度解算问题进行了研究和总结，给出了 几何无关模型和基于几何关系模型的TCAR方法。李博峰等（2008)利用采集的GI^S双频观 测数据，通过半仿真方法生成第S频率观测值，并用实验来验证了TCAR的性能。
[0004] 目前研究S频模糊度确定（TCAR, 1"虹eeCarrierAmbiguityResolution)的方 法，一类是W直接取整的无几何关系模型为基础的TCAR,它易受各类残余误差影响，可靠性 受到限制；另一类是同时包含无几何关系模型和几何相关模型的弱电离层组合的TCAR方 法，在第=步利用宽巷模糊度固定窄巷模糊度时，需要花费数分钟进行噪声平滑，无法快速 实时确定模糊度。 阳0化]从W上讨论可W看出，众多学者对=频信号的整周模糊度问题进行了详细分析与 讨论，并给出了仿真结果和部分实测结果，但对于动动定位运种采样率较高的定位技术而 言，实时可靠的模糊度固定策略尤为关键，而经典的基于无几何模型的TCAR方法可靠性较 低，Feng等提出的弱电离层组合的TCAR方法无法实现快速实时定位。
【发明内容】
[0006] 本发明主要是解决现有动动定位技术中双频动态确定模糊度基线距离较短、实时 性差且可靠性无法得到保证的问题；利用=频信号提供了一种实时可靠地确定短距离动动 定位模糊度的单历元方法。
[0007] 本发明所采用的技术方案是：一种北斗=频单历元动动模糊度确定方法，其特征 在于，包括W下步骤：
[000引步骤1 :确定超宽巷模糊度Nw,i,u;
[0009] 步骤2 :确定两个宽巷模糊度N^,。，u和N1,0;
[0010] 步骤3 :确定S个原始频率的模糊度Ni、成和N3。
[0011] 作为优选，步骤1的具体实现包括W下子步骤： 阳01引步骤1.1 :采集新的历元，计算出超宽巷观测值（H0, -1，1)、宽巷观测值Mi，-i，〇)及Mi，〇，-i);
[0013] 步骤1. 2 :利用B2、B3频率组成超宽巷M-W组合求得浮点超宽巷模糊度，利用其进 行粗略的观测值质量控制；
[0014] 步骤1. 3 :利用B1、B2、B3的伪距观测值与超宽巷观测值组成联合方程，方程未知 参数仅为基线坐标及超宽巷模糊度；
[001引步骤1. 4 :通过最小二乘平差计算出超宽巷模糊度的浮点解，利用LAMBDA方法进 行捜索，得到模糊度组及相应的ratio值，确定出超宽巷模糊度rV 。
[0016] 作为优选，步骤1. 2中所述的进行粗略的观测值质量控制，其实现过程为：设浮点 超宽巷模糊度与最近整周的差为A，如果IAI〉a，其中a为一个适当的小于0.5的正数， 则认为该观测值质量较差，剔除。
[0017] 作为优选，步骤2的具体实现包括W下子步骤： 阳01引步骤2. 1 :利用步骤1中确定的超宽巷模糊度N化-1，1)，恢复出无模糊度的超宽 巷观测值；
[0019] 步骤2. 2:利用步骤2.1中恢复后的超宽巷观测值与步骤1.1中的宽巷观测值 4(1，〇，-1)组成联合方程，方程未知参数为基线坐标及宽巷模糊度N(l，0，-1);
[0020] 步骤2. 3 :通过最小二乘平差计算出宽巷模糊度N(l，0, -1)的浮点解，利用LAMBDA 方法进行捜索，得到模糊度组及相应的ratio值，确定出宽巷模糊度N(l，0, -1);
[0021] 步骤2. 4 :根据超宽巷模糊度N(0, -1，1)与宽巷模糊度N(l，0, -1)、N(l，-1，0)的 线性关系，利用步骤1得到的超宽巷模糊度N(0,-1，1)及步骤2. 3中确定的宽巷模糊度 N(l，0, -1)，直接确定另一宽巷模糊度N(l，-1，0)。
[0022] 作为优选，步骤3的具体实现包括W下子步骤： 阳02引步骤3. 1 :利用步骤2中确定的宽巷模糊度N(l，-1，0)和N(l，0, -1)，恢复出对应 的完整宽巷观测值；
[0024] 步骤3. 2 :利用步骤3. 1中恢复后的两组宽巷观测值4(1，-1，0)及4(1，0, -1)， 与B1的相位观测值4 1组成联合方程，方程未知参数为基线坐标、B1的模糊度N1;
[00对步骤3. 3 :通过最小二乘平差计算出原始模糊度N1的浮点解，利用LAMBDA方法进 行捜索，得到模糊度组及相应的ratio值，确定出B1频率模糊度N1; 阳0%] 步骤3. 4 :根据宽巷模糊度N(l，-1，0)、N(l，0, -1)与各原始频率模糊度的线性关 系，利用步骤2得到的宽巷模糊度N(l，-1，0)、N(1，0, -1)及步骤3. 3中确定的B1频率模糊 度N1，直接确定另两组原始频率的模糊度N2及N3。
[0027] 本发明具有如下优点：1.整个模糊度确定过程分成S个步骤，每个步骤均采用几 何相关模型（geometry-basedmode),并用LAMBDA方法对每个步骤的浮点模糊度进行捜 索，增加了模糊度确定的可靠性；2.第一步中，针对动动定位中多路径严重等特点，利用超 宽巷M-W组合进行粗略的观测值质量控制，可W很有效的剔除掉个别观测质量很差的卫 星，增加了第二、第=步模糊度固定的成功率；3.第二、=步均利用了上一步得到的解算结 果恢复出的高精度相位观测值，增加了观测值的数量和质量，进一步保证了模糊度确定的 可靠性；4.在确定原始频率模糊度的数学模型中，针对动动定位应用一般基线距离较短的 特点，不顾及电离层残差，求解简单而不失可靠性。
【附图说明】
[0028] 图1:本发明实施例的动动定位整体流程图
[0029]图2 :本发明实施例的模糊度固定流程图。
【具体实施方式】
[0030] 为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发 明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0031] 请见图1，是本发明实施例的动动定位整体流程图，其中北斗基准站通过单点定位 获得本历元的基准站坐标。
[0032] 请见图2,本发明提供的一种北斗=频单历元动动模糊度确定方法，包括W下步 骤：
[0033] 步骤1:确定超宽巷模糊度Nw,i,u;其具体实现包括W下子步骤： W34] 步骤1. 1 :采集新的历元，计算出超宽巷观测值4化-1，1)、宽巷观测值Mi，-i，〇)及Mi，〇，-i);
[00对步骤1. 2 :利用B2、B3频率组成超宽巷M-W组合求得浮点超宽巷模糊度，利用其进 行粗略的观测值质量控制；
[0036]M-W组合求浮点超宽巷模糊度公式如（1)所示：
[0037]
狂>;
[0038] 设浮点超宽巷模糊度与最近整周的差为A，如果
[0039]A|>a 似；
[0040] 其中a为一个适当的小于0. 5的正数，则认为该观测值质量较差，可W剔除。
[0041] 步骤1. 3 :利用Bl、B2、B3的伪距观测值与超宽巷观测值组成联合方程，方程未知 参数仅为基线坐标及超宽巷模糊度；
[0042] 联合观测方程的形式如（3)所示：