电离层时变特性约束的BDS长距离RTK定位算法

电离层误差是影响长距离GNSS定位性能的主要因素,通常采用无电离层组合消除电离层误差的影响,但无电离层组合存在观测噪声放大、在多系统多频数据时无法对单个频率的观测值进行单独处理,直接消除电离层参数使得无法对电离层参数施加约束,而电离层的先验信息,时空约束信息更易获得,为此本文对非组合定位模型中电离层误差的时变特性进行研究。在非组合定位模型中电离层参数常被估计为随机游走,功率谱密度决定了随机游走的过程,也表达了电离层误差的时变特性,通过对功率谱密度的研究,对电离层参数进行合理的约束来改善定位的性能。不需要经验模型及人为的给予电离层参数时变约束信息,而是通过顾及电离层实时特性的电离层观测值确定功率谱密度值,提供了简单实用的电离层时变约束方法。通过试验验证采用Vondrak平滑方法进行电离层延迟的最佳平滑,能在削弱观测噪声的同时反映电离层实时变化,求得的电离层功率谱密度能显著提升整周模糊度收敛时间,使定位性能达到最优。对电离层时变约束的BDS三频观测数据长距离RTK定位试验表明：静态和动态定位模式下均能实现模糊度的快速固定,可满足高精度实时定位的需求。     

BDS参考站三频整周模糊度单历元确定方法

参考站载波相位整周模糊度的准确确定是实现BDS网络RTK定位的关键。本文研究了BDS参考站三频载波相位整周模糊度单历元确定方法。首先推导了参考站三频载波相位整周模糊度之间的多个整数线性关系,根据双频载波相位整周模糊度的整数线性关系,以及B1载波相位整周模糊度备选值,确定B1/B2和B1/B3载波相位整周模糊度的备选组合。然后利用不受误差影响的三频载波相位整周模糊度间整数线性关系,对整周模糊度备选值进行约束和确定。根据大气误差的空间相关性,采用以卫星高度角和方位角为依据的基准卫星选择方法,降低了对流层延迟误差残差对多频载波相位整周模糊度之间线性关系约束能力的影响。试验结果表明,本文方法能够实现参考站三频载波相位整周模糊度的单历元准确确定,且计算效率高,算法简单。     

顾及GEO卫星约束的长距离BDS三频整周模糊度解算

长距离BDS三频载波相位整周模糊度解算受大气误差残余的影响较大,GEO卫星相对于地球静止也非常不利于载波相位整周模糊度的解算。利用GEO卫星的信号传播路径相对较稳定、大气延迟误差的影响不随卫星空间位置变化的特点,对GEO卫星进行更符合实际情况的大气延迟误差约束研究。利用GEO卫星B2和B3载波相位整周模糊度线性关系,降低测站差分电离层延迟误差残余对模糊度备选值的影响,进行B2和B3载波相位整周模糊度备选值的选择。通过三频载波相位整周模糊度间不包含观测误差影响的线性关系对模糊度备选值组合进行检测,并对模糊度搜索空间进行约束。利用历元间GEO卫星的模糊度备选值判断历元间电离层延迟误差残余的变化,对GEO卫星的参数估计进行更符合实际情况的约束。研究了顾及GEO卫星实际大气延迟变化和整周模糊度约束的长距离BDS三频载波相位整周模糊度解算方法。提出了利用历元间模糊度备选值确定电离层延迟约束值的方法,对GEO卫星历元间随机游走的约束值进行符合实际情况的调整。试验结果表明,本文的方法能够提高三频载波相位整周模糊度解算的效率和测站位置的精度。