CN108680937A - 一种新型的多***gnss基线网的选星方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种新型的多***GNSS基线网的选星方法，其特征在于：首先确定多***GNSS卫星的先验方差‑协方差阵，然后通过协因数传播定律，建立原始GNSS载波相位观测值与基线网中点位坐标的协因数关系，最后综合多种质量评估指标，建立评价指标与卫星选择之间的关系，进行多***GNSS基线网的选星工作。该方法有效地跨越了GNSS基线解算过程，直接建立载波相位观测值与点位坐标之间的误差传播关系，进行多***的GNSS基线网的选星工作，可以避免选星工作陷入分步最优的陷阱，而达到整体最优。

Description

一种新型的多***GNSS基线网的选星方法

技术领域

本发明属于GNSS应用领域，尤其设计一种针对基线网GNSS多***的选星方法，以提高基线网中点位的精度和可靠性等指标。

背景技术

全球卫星导航***主要包括：美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO和中国的BDS卫星导航定位***，这四大全球卫星导航定位***的健康运行和不断发展，使可视卫星数目大大增加。为了充分利用天空中的卫星以达到有效提高定位精度、可用性、可靠性和稳定性的目的，卫星导航发展趋势之一就是多***兼容。与单***相比，多***兼容可以为用户提供更好地卫星结构，能获得更精确、可靠的定位结果。

由于多***兼容的可见卫星一般会达到二十几颗甚至三十颗，而来自不同卫星的原始载波相位观测值的观测精度不尽相同。对于基线网来说，单纯的增加卫星数目，卫星定位精度和可靠性并不会不断提高，有必要建立有效的选星准则，并寻求相应的选星策略，以提高基线网中点位的精度和可靠性等指标。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的多***GNSS基线网的选星方法；该选星方法能够提高基线网中点位的精度和可靠性等指标

本发明实现发明目的采用如下技术方案：

一种新型的多***GNSS基线网的选星方法，该选星方法首先确定数据的权阵，然后通过协因数传播定律建立载波相位观测值与基线网中点位坐标的协因数关系并依次求出基线网的DOP值，接着，以一定的统计检验方法建立的评估函数，最后用一定的路径规划方法，针对不同的用户需求，进行多***GNSS基线网的选星工作。

作为优选，本发明提供的一种新型的多***GNSS基线网的选星方法，糅合多种GNSS数据定权方式，求得GNSS原始载波观测值的方差-协方差阵；

作为优选，本发明提供的一种新型的多***GNSS基线网的选星方法，两次运用协因数传播定律得到多***GNSS基线网中点位坐标的方差-协方差阵；

作为优选，本发明提供的一种新型的多***GNSS基线网的选星方法，通过统计检验方法引入的评估函数F＝λ₁f₁+λ₂f₂+λ₃f₃；

作为优选，本发明提供的一种新型的多***GNSS基线网的选星方法，采用路径规划的方法，优化了多***GNSS基线网的选星工作。

有益效果：

本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：

(1)对原始载波相位观测值进行多种随机模型的定权处理，有效地提高了数据的利用效率，使选星结果更具有说服性；

(2)利用协因数的传播定律，提出新型的基线网DOP值的概念，直接建立基线网与原始载波相位观测值之间的关系，有效地避免了选星工作陷入分步最优的陷阱，从而得到更加精确的选星结果；

(3)协调多种质量控制指标，建立综合评估的功能函数F＝λ₁f₁+λ₂f₂+λ₃f₃，并以此进行选星工作，可以进行更为有效的选星工作。

附图说明

图1是新型的多***GNSS基线网的选星方法的流程图。

图2是新型的多***GNSS基线网的选星算法的步骤三流程图。

图3是新型的多***GNSS基线网的选星算法的步骤四流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步解释说明。

如图1所示的选星方法，具体步骤如下：

步骤一：提取卫星信息。根据卫星导航文件，判断各个基站可观测的卫星数目及各颗卫星的详细信息；对比各颗卫星的Prn号，确定基线网可以观测到的卫星数目。

步骤二：判断基线网同时观测到的卫星数是否大于选星数，如果是则进入步骤三，进入选星阶段，否则进入步骤七，进行满天星解算。

步骤三：对选用卫星的数据，利用随机模型定权。卫星间的起始数据按高度角和信噪比组合定权，进行各***数据定权，北斗数据加入卫星轨道定权，由选星公式指导选星后，引入新的随机模型重新数据定权。定权随机模型过程如图2所示。

步骤四：提取选星因子，建立选星公式。以一定的统计检验方法选取精度因子、可靠性因子和其他因子对选星的影响，建立选星公式。选星公式过程如图3所示。

(1)利用提取的有效卫星观测数据对卫星载波相位观测值进行相对定位,计算基线网DOP值即定位精度因子f₁。

利用随机模型对卫星数据定权，并建立载波双差观测方程误差模型:

V＝A·δX-L，

其中，A为观测值系数矩阵；δX为坐标改正数，L为观测值向量。

观测站坐标改正数：

x＝(A^TPA)^-1(A^TPL)

其中，P为观测值权阵。

依据协因数传播定理建立基线网与观测数据的关系，并求出基线网的协因数阵

其中，B为基线网系数矩阵，P_x为基线网的权系数矩阵。

基线网的基站坐标为

X＝BQ_xB^T＝(B(A^TPA)^-1BT)(B(A^TPA)^-1x)

继续对载波相位观测方程线性化，并求出权系数矩阵，进而求得定位精度因子f₁即DOP值。

(2)计算卫星数据的可靠性因子。

卫星数据的可靠性因子可分为内部可靠性和外部可靠性。

内部可靠性是指以一定的统计检验方法发现的观测值中粗差的大小。依据卫星的空间几何分布结构，

以一定的统计检验方法所能发现的观测值粗差的大小称为内部可靠性。以导航卫星分布的几何结构，求得改正数的协因数阵为：

Q_v＝B(B^TP_xB)^-1(B^TP_x)-E

其中，B为误差方程系数矩阵，P_x为基线网的观测值权阵，E为单位阵。对于给定的置信水平及相关观测值其可发现粗差的下界值可表示为：

其中，e_i是单位向量，▽₀表示观测值的下界值，s_i表示内可靠精度，P_i为基线网点位的权阵。

设第i个元素为l则表明对第i个值进行检验：δ₀是采用ω进行粗差检验的非中心化参数，并由下式给出：

其中，α₀为显著水平，β₀为检验功效。α₀，β₀的取值一般取α₀＝0.01，β₀＝0.2。

此外，对于内可靠度s_i常有c_i≤s_i≤d_i，(c_i和d_i均为正常数)，若max{in(sf_i)}＜m(ci_i)n或者min{inf(s_i)}＞max(c_i)则视为不可靠。

外部可靠性是指未被发现的模型误差对平差结果的影响。外部可靠性可看做观测下界值粗差对参数评估带来的偏差，评价公为：

▽₀x＝Q_xB^TP_ie_i▽₀s_i

变量的意义同上。

(3)计算影响选星方案的其他因子。如时间影响要素，效率影响要素，可用性要素以及稳定性要素等。

确定指导选星公式F＝λ₁f₁+λ₂f₂+λ₃f₃。

步骤五：对待选取卫星进行路径规划，优化选星步骤。

步骤六：判断选星公式指导下的选星工作是否达到选星要求，如果达到要求，则进入步骤七输出选星结果，否则，进入步骤三，重新进行选星。

步骤七：输出选星结果。

具体实施方式是通过通俗易通的语言结合附图对方案进行详细的描述，此部分记载的技术方案应当与权利要求书记载的技术方案保持一致。

Claims (5)

1.一种新型的多***GNSS基线网的选星方法，其特征在于：

(1)从接收机中读取多***的导航文件和观测值文件，对读取的数据文件进行数据预处理：对卫星数据进行定权，对于单个***的观测数据，根据卫星的高度角进行定权；对单***多轨道的卫星数据，例如北斗卫星数据，通过卫星所在的轨道面进行定权；对不同***的卫星数据，根据数学的统计检验方法进行定权。将不同的权值糅合在一起，得到基线网的综合权阵，建立新的卫星数据定权随机模型，由此求得多***GNSS原始载波相位观测值的方差-协方差阵；

(2)两次运用协因数传播定律，第一次将多***GNSS的原始载波相位观测值的协因数阵传播到基线向量的协因数阵，建立载波相位观测值与基线向量之间的误差关系；第二次将基线向量的协因数阵传播到点位坐标的协因数阵。由此建立原始GNSS载波相位观测值与基线网中点位坐标的协因数关系，提出基线网的DOP的概念；

(3)以一定的统计检验方法建立的评估函数F＝λ₁f₁+λ₂f₂+λ₃f₃；

(4)根据建立的评估函数，并采用一定的路径规划方法，针对不同的用户需求，进行多***GNSS基线网的选星工作。

2.根据权利要求1所述的一种新型的多***GNSS基线网选星算法，其特征在于，将各种定权方式糅合在一起得出的针对基线解算的多***GNSS原始载波观测值的方差-协方差阵。

3.根据权利要求1所述的一种新型的多***GNSS基线网选星算法，其特征在于，两次运用协因数传播定律得到多***GNSS基线网中点位坐标的方差-协方差阵。

4.根据权利要求1所述的一种新型的多***GNSS基线网选星算法，其特征在于，通过统计检验方法引入的评估函数F＝λ₁f₁+λ₂f₂+λ₃f₃。

5.根据权利要求1所述的一种新型的多***GNSS基线网选星算法，其特征在于，采用路径规划的方法，优化了多***GNSS基线网的选星工作。