GNSS定位方法及其装置与流程

gnss定位方法及其装置
技术领域
1.本说明书一般涉及导航定位技术领域，尤其涉及一种gnss定位方法及其装置。


背景技术：

2.由于现有的测量型或者导航型的定位终端会存在空旷场景模糊度固定慢，恶劣场景模糊度不能正常固定或者固定错误的情况，因此除了针对普通的模糊度的处理方法之外需要增加其他的处理方法，针对多频点的数据可以增加宽巷和超宽巷观测方程的约束来帮助模糊度的快速固定以及正确固定。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的技术问题，本技术提供了一种gnss定位方法及其装置，可以在空旷场景以及恶劣场景，提高模糊度的固定率，提高定位精度。
4.本技术公开了一种gnss定位方法，包括：
5.获取基准站和流动站的卫星观测数据，所述卫星观测数据包括卫星导航信号的至少三个频点上的伪距观测值及载波相位观测值；
6.建立对应所述至少三个频点的双差载波相位观测方程和双差伪距观测方程；
7.将所述卫星导航信号的至少三个频点中的两个频点作为第一组合，根据所述第一组合的卫星观测数据采用mw组合计算宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第一组合的双差宽巷载波相位观测方程；
8.将所述卫星导航信号的至少三个频点中的两个频点作为第二组合，所述第二组合和第一组合不同，根据所述第二组合的卫星观测数据采用mw组合计算超宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第二组合的双差超宽巷载波相位观测方程；
9.分别将所述宽巷模糊度和超宽巷模糊度的初始值进行多个历元的平滑并计算所述宽巷模糊度和超宽巷模糊度的整数值；
10.分别将所述宽巷模糊度和超宽巷模糊度的整数值代入所述双差宽巷载波相位观测方程和所述双差超宽巷载波相位观测方程；
11.根据所述双差载波相位观测方程、双差伪距观测方程、代入宽巷模糊度整数值后的双差宽巷载波相位观测方程和代入超宽巷模糊度整数值后的双差超宽巷载波相位观测方程进行卡尔曼滤波，得到所述双差载波相位观测方程中对应至少三个频点的模糊度的浮点解。
12.在一个优选例中，所述卫星导航信号包括gps、北斗、伽利略卫星中至少两个导航系统的信号。
13.在一个优选例中，进行卡尔曼滤波时，设置所述卡尔曼滤波对应于双差宽巷载波相位观测方程的观测噪声协方差矩阵乘以第一组合系数，所述第一组合系数根据所述第一组合的两个频点的波长比获得。
14.在一个优选例中，进行卡尔曼滤波时，设置所述卡尔曼滤波对应于双差超宽巷载
波相位观测方程的观测噪声协方差矩阵乘以第二组合系数，所述第二组合系数根据所述第二组合的两个频点的波长比获得。
15.在一个优选例中，还包括：利用lambda方法对所述双差载波相位观测方程中对应至少三个频点的模糊度的浮点解进行固定，获得所述双差载波相位观测方程中对应至少三个频点的模糊度的固定解。
16.本技术还公开了一种gnss定位方法，包括：
17.获取基准站和流动站的卫星观测数据，所述卫星观测数据包括卫星导航信号的至少两个频点上的伪距观测值及载波相位观测值；
18.建立对应所述至少两个频点的双差载波相位观测方程和双差伪距观测方程；
19.将所述卫星导航信号的至少两个频点中的两个频点作为第一组合，根据所述第一组合的卫星观测数据采用mw组合计算宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第一组合的双差宽巷载波相位观测方程；
20.将所述宽巷模糊度的初始值进行多个历元的平滑并计算所述宽巷模糊度的整数值；
21.将所述宽巷模糊度的整数值代入所述双差宽巷载波相位观测方程；
22.根据所述双差载波相位观测方程、双差伪距观测方程、代入宽巷模糊度整数值后的双差宽巷载波相位观测方程进行卡尔曼滤波，得到所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的浮点解。
23.在一个优选例中，所述卫星导航信号包括gps、北斗、伽利略卫星中至少两个导航系统的信号。
24.在一个优选例中，进行卡尔曼滤波时，设置所述卡尔曼滤波对应于双差宽巷载波相位观测方程的观测噪声协方差矩阵乘以第一组合系数，所述第一组合系数根据所述第一组合的两个频点的波长比获得。
25.在一个优选例中，还包括：利用lambda方法对所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的浮点解进行固定，获得所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的固定解。
26.本技术还公开了一种gnss定位方法，包括：
27.获取基准站和流动站的卫星观测数据，所述卫星观测数据包括卫星导航信号的至少两个频点上的伪距观测值及载波相位观测值；
28.建立对应所述至少两个频点的双差载波相位观测方程和双差伪距观测方程；
29.将所述卫星导航信号的至少两个频点中的两个频点作为第二组合，根据所述第二组合的卫星观测数据采用mw组合计算超宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第二组合的双差超宽巷载波相位观测方程；
30.将所述超宽巷模糊度的初始值进行多个历元的平滑并计算所述超宽巷模糊度的整数值；
31.将所述超宽巷模糊度的整数值代入所述双差超宽巷载波相位观测方程；
32.根据所述双差载波相位观测方程、双差伪距观测方程和代入超宽巷模糊度整数值后的双差超宽巷载波相位观测方程进行卡尔曼滤波，得到所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的浮点解。
33.在一个优选例中，所述卫星导航信号包括gps、北斗、伽利略卫星中至少两个导航系统的信号。
34.在一个优选例中，进行卡尔曼滤波时，设置所述卡尔曼滤波对应于双差超宽巷载波相位观测方程的观测噪声协方差矩阵乘以第二组合系数，所述第二组合系数根据所述第二组合的两个频点的波长比获得。
35.在一个优选例中，还包括：利用lambda方法对所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的浮点解进行固定，获得所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的固定解。
36.本技术还公开了一种gnss定位装置，包括：
37.获取模块，用于获取基准站和流动站的卫星观测数据，所述卫星观测数据包括卫星导航信号的至少三个频点上的伪距观测值及载波相位观测值；
38.宽巷模糊度计算模块，用于将所述卫星导航信号的至少三个频点中的两个频点作为第一组合，根据所述第一组合的卫星观测数据采用mw组合计算宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第一组合的双差宽巷载波相位观测方程；
39.超宽巷模糊度计算模块，用于将所述卫星导航信号的至少三个频点中的两个频点作为第二组合，所述第二组合和第一组合不同，根据所述第二组合的卫星观测数据采用mw组合计算超宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第二组合的双差超宽巷载波相位观测方程；
40.平滑取整模块，用于分别将所述宽巷模糊度和超宽巷模糊度的初始值进行多个历元的平滑并计算所述宽巷模糊度和超宽巷模糊度的整数值；
41.滤波模块，用于分别将所述宽巷模糊度和超宽巷模糊度的整数值代入所述双差宽巷载波相位观测方程和所述双差超宽巷载波相位观测方程，用于建立对应所述至少三个频点的双差载波相位观测方程和双差伪距观测方程，根据所述双差载波相位观测方程、双差伪距观测方程、代入宽巷模糊度整数值后的双差宽巷载波相位观测方程和代入超宽巷模糊度整数值后的双差超宽巷载波相位观测方程进行卡尔曼滤波，得到所述双差载波相位观测方程中对应至少三个频点的模糊度的浮点解。
42.本技术还公开了一种gnss定位装置，包括：
43.获取模块，用于获取基准站和流动站的卫星观测数据，所述卫星观测数据包括卫星导航信号的至少两个频点上的伪距观测值及载波相位观测值；
44.宽巷模糊度计算模块，用于将所述卫星导航信号的至少两个频点中的两个频点作为第一组合，根据所述第一组合的卫星观测数据采用mw组合计算宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第一组合的双差宽巷载波相位观测方程；
45.平滑取整模块，用于将所述宽巷模糊度的初始值进行多个历元的平滑并计算所述宽巷模糊度的整数值；
46.滤波模块，用于将所述宽巷模糊度的整数值代入所述双差宽巷载波相位观测方程，用于建立对应所述至少两个频点的双差载波相位观测方程和双差伪距观测方程，根据所述双差载波相位观测方程、双差伪距观测方程、代入宽巷模糊度整数值后的双差宽巷载波相位观测方程进行卡尔曼滤波，得到所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的浮点解。
47.本技术还公开了一种gnss定位装置，包括：
48.获取模块，用于获取基准站和流动站的卫星观测数据，所述卫星观测数据包括卫星导航信号的至少两个频点上的伪距观测值及载波相位观测值；
49.超宽巷模糊度计算模块，用于将所述卫星导航信号的至少两个频点中的两个频点作为第二组合，根据所述第二组合的卫星观测数据采用mw组合计算超宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第二组合的双差超宽巷载波相位观测方程；
50.平滑取整模块，用于将所述超宽巷模糊度的初始值进行多个历元的平滑并计算所述超宽巷模糊度的整数值；
51.滤波模块，用于将所述超宽巷模糊度的整数值代入所述双差超宽巷载波相位观测方程，用于建立对应所述至少两个频点的双差载波相位观测方程和双差伪距观测方程，根据所述双差载波相位观测方程、双差伪距观测方程和代入超宽巷模糊度整数值后的双差超宽巷载波相位观测方程进行卡尔曼滤波，得到所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的浮点解。
52.相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：
53.本发明中，分别计算宽巷模糊度和/或超宽巷模糊度，并将宽巷模糊度和超宽巷模糊度带入载波相位观测方程中，将原有的宽巷模糊度和超宽巷模糊度的观测方程转换为精度高于伪距方程的载波相位观测方程，来参与整个滤波过程和模糊度固定的过程，从而在空旷场景和恶劣场景下可以提高模糊度的固定率和固定正确率，进而提高定位精度。
54.本说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本技术所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本说明书上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均应该视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征a b c，在另一个例子中公开了特征a b d e，而特征c和d是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征e技术上可以与特征c相组合，则，a b c d的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而a b c e的方案应当视为已经被记载。
附图说明
55.参考以下附图描述本技术的非限制性和非穷举性实施例，其中除非另有说明，否则相同的附图标记在各个视图中指代相同的部分。
56.图1是根据本说明书实施例一中一种gnss定位方法的流程图。
57.图2是根据本说明书实施例二中一种gnss定位方法的流程图。
58.图3是根据本说明书实施例三中一种gnss定位方法的流程图。
具体实施方式
59.在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。
60.部分概念的说明：
61.整周模糊度(ambiguity)：又称整周未知数，是在全球定位系统技术的载波相位测量时，载波相位与基准相位之间相位差的首观测值所对应的整周未知数。
62.卡尔曼滤波：一种利用线性系统状态方程，通过系统输入输出观测数据，对系统状态进行最优估计的算法。由于观测数据中包括系统中的噪声和干扰的影响，所以最优估计也可看作是滤波过程。
63.mw组合：mw组合是利用双频伪距和相位两类观测值求解模糊度的线性组合。
64.本技术的部分创新在于：
65.本发明中，分别将卫星导航信号的多个频点中的两个不同的频点组合作为第一组合和第二组合，分别采用mw组合分别计算宽巷模糊度和超宽巷模糊度的初始值，并分别建立对应的双差宽巷和双差超宽巷载波相位观测方程。对初始值进行平滑得到宽巷模糊度和超宽巷模糊度的整数值，分别将宽巷模糊度和超宽巷模糊度的整数值代入双差宽巷载波相位观测方程和双差超宽巷载波相位观测方程，根据双差载波相位观测方程、双差伪距观测方程、代入宽巷模糊度整数值后的双差宽巷载波相位观测方程和代入超宽巷模糊度整数值后的双差超宽巷载波相位观测方程进行卡尔曼滤波，得到双差载波相位观测方程中对应多个频点的模糊度的浮点解，并进一步计算得到模糊度的固定解。
66.本发明中，将原有的宽巷模糊度和超宽巷模糊度的观测方程转换为精度高于伪距方程的观测方程，来参与整个滤波过程和模糊度固定的过程，在空旷场景和恶劣场景可以提高模糊度的固定率和固定正确率，进而提高定位精度。
67.通过添加宽巷和超宽巷的处理方法明显提高空旷场景的模糊度固定率，以及模糊度的固定正确率，基本可以做到单历元模糊度固定，以至于可以输出高精度的固定解。在恶劣场景下，可以提高模糊度的固定率，保证大部分情况下输出固定解，以提高整体的定位精度。
68.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的实施方式作进一步地详细描述。
69.实施例一
70.本技术的实施例一中公开了一种gnss定位方法，图1示出了gnss定位方法的流程图，包括：
71.步骤101，获取基准站和流动站的卫星观测数据，所述卫星观测数据包括卫星导航信号的至少三个频点上的伪距观测值及载波相位观测值。在一个实施例中，所述卫星导航信号包括gps、北斗(bds)、伽利略(gla)卫星中至少两个导航系统的信号，例如，包括gps和北斗的卫星导航信号，或包括北斗和伽利略的卫星导航信号。
72.步骤102，建立对应所述至少三个频点的双差载波相位观测方程和双差伪距观测方程。
73.步骤103，将所述卫星导航信号的至少三个频点中的两个频点作为第一组合，根据所述第一组合的卫星观测数据采用mw组合计算宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第一组合的双差宽巷载波相位观测方程。
74.步骤104，将所述卫星导航信号的至少三个频点中的两个频点作为第二组合，所述第二组合和第一组合不同，根据所述第二组合的卫星观测数据采用mw组合计算超宽巷模糊
度的初始值，并建立对应所述第二组合的双差超宽巷载波相位观测方程。第二组合得到载波相位波长较第一组合的宽巷更长。
75.其中，第一组合中的频点和第二组合中的频点可以完全不同，可以部分相同，例如，其中一个频点相同。
76.步骤105，分别将所述宽巷模糊度和超宽巷模糊度的初始值进行多个历元的平滑并计算所述宽巷模糊度和超宽巷模糊度的整数值。多个历元例如可以为至少2个。
77.步骤106，分别将所述宽巷模糊度和超宽巷模糊度的整数值代入所述双差宽巷载波相位观测方程和所述双差超宽巷载波相位观测方程。
78.步骤107，根据所述双差载波相位观测方程、双差伪距观测方程、代入宽巷模糊度整数值后的双差宽巷载波相位观测方程和代入超宽巷模糊度整数值后的双差超宽巷载波相位观测方程进行卡尔曼滤波，得到所述双差载波相位观测方程中对应至少三个频点的模糊度的浮点解。
79.在一个实施例中，进行卡尔曼滤波时，设置所述卡尔曼滤波对应于双差宽巷载波相位观测方程的观测噪声协方差矩阵乘以第一组合系数，所述第一组合系数根据所述第一组合的两个频点的波长比获得。
80.在一个实施例中，进行卡尔曼滤波时，设置所述卡尔曼滤波对应于双差超宽巷载波相位观测方程的观测噪声协方差矩阵乘以第二组合系数，所述第二组合系数根据所述第二组合的两个频点的波长比获得。
81.在一个实施例中，还包括：利用lambda方法对所述双差载波相位观测方程中对应至少三个频点的模糊度的浮点解进行固定，获得所述双差载波相位观测方程中对应至少三个频点的模糊度的固定解。
82.实施例二
83.本技术的二实施例中公开了一种gnss定位方法，图2示出了gnss定位方法的流程图，实施例二与实施例一基本相同，主要区别在于：实施例一中计算宽巷模糊度和超宽巷模糊度的整数值，并结合包含宽巷模糊度和超宽巷模糊度的整数值的双差载波相位观测方程进行卡尔曼滤波，获得模糊度的浮点解，然而，实施例二中仅需计算宽巷模糊度的整数值，结合包含宽巷模糊度的整数值的双差载波相位观测方法进行卡尔曼滤波，获得模糊度的浮点解。具体的，包括如下步骤：
84.步骤201，获取基准站和流动站的卫星观测数据，所述卫星观测数据包括卫星导航信号的至少两个频点上的伪距观测值及载波相位观测值。在一个实施例中，所述卫星导航信号包括gps、北斗、伽利略卫星中至少两个导航系统的信号。
85.步骤202，建立对应所述至少两个频点的双差载波相位观测方程和双差伪距观测方程。
86.步骤203，将所述卫星导航信号的至少两个频点中的两个频点作为第一组合，根据所述第一组合的卫星观测数据采用mw组合计算宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第一组合的双差宽巷载波相位观测方程。
87.步骤204，将所述宽巷模糊度的初始值进行多个历元的平滑并计算所述宽巷模糊度的整数值。多个历元例如可以为至少2个。
88.步骤205，将所述宽巷模糊度的整数值代入所述双差宽巷载波相位观测方程。
89.步骤206，根据所述双差载波相位观测方程、双差伪距观测方程、代入宽巷模糊度整数值后的双差宽巷载波相位观测方程进行卡尔曼滤波，得到所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的浮点解。
90.类似的，进行卡尔曼滤波时，设置所述卡尔曼滤波对应于双差宽巷载波相位观测方程的观测噪声协方差矩阵乘以第一组合系数，所述第一组合系数根据所述第一组合的两个频点的波长比获得。
91.在一个实施例中，还包括：利用lambda方法对所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的浮点解进行固定，获得所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的固定解。
92.此外，在实施例二中，仅需计算对应一个频点组合的宽巷模糊度的整数值，不需要同时计算宽巷和超宽巷模糊度的整数值，因此，仅需获取至少两个频点上的观测值，不需要获取至少三个频点上的观测值。
93.实施例三
94.本技术的实施例三中公开了一种gnss定位方法，图3示出了gnss定位方法的流程图，实施例三与实施例一基本相同，主要区别在于：实施例三中仅需计算超宽巷模糊度的整数值，结合包含超宽巷模糊度的整数值的双差载波相位观测方法进行卡尔曼滤波，获得模糊度的浮点解。具体的，包括如下步骤：
95.步骤301，获取基准站和流动站的卫星观测数据，所述卫星观测数据包括卫星导航信号的至少两个频点上的伪距观测值及载波相位观测值。在一个实施例中，所述卫星导航信号包括gps、北斗、伽利略卫星中至少两个导航系统的信号。
96.步骤302，建立对应所述至少两个频点的双差载波相位观测方程和双差伪距观测方程。
97.步骤303，将所述卫星导航信号的至少两个频点中的两个频点作为第二组合，根据所述第二组合的卫星观测数据采用mw组合计算超宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第二组合的双差超宽巷载波相位观测方程。
98.步骤304，将所述超宽巷模糊度的初始值进行多个历元的平滑并计算所述超宽巷模糊度的整数值。多个历元例如可以为至少2个。
99.步骤305，将所述超宽巷模糊度的整数值代入所述双差超宽巷载波相位观测方程。
100.步骤306，根据所述双差载波相位观测方程、双差伪距观测方程和代入超宽巷模糊度整数值后的双差超宽巷载波相位观测方程进行卡尔曼滤波，得到所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的浮点解。
101.在一个实施例中，进行卡尔曼滤波时，设置所述卡尔曼滤波对应于双差超宽巷载波相位观测方程的观测噪声协方差矩阵乘以第二组合系数，所述第二组合系数根据所述第二组合的两个频点的波长比获得。
102.在一个实施例中，还包括：利用lambda方法对所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的浮点解进行固定，获得所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的固定解。
103.此外，在实施例三中，仅需计算对应一个频点组合的超宽巷模糊度的整数值，不需要同时计算宽巷和超宽巷模糊度的整数值，因此，仅需获取至少两个频点上的观测值，不需
要获取至少三个频点上的观测值。
104.实施例四
105.本技术的实施例四中还公开了一种gnss定位装置，包括：
106.获取模块，用于获取基准站和流动站的卫星观测数据，所述卫星观测数据包括卫星导航信号的至少三个频点上的伪距观测值及载波相位观测值；
107.宽巷模糊度计算模块，用于将所述卫星导航信号的至少三个频点中的两个频点作为第一组合，根据所述第一组合的卫星观测数据采用mw组合计算宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第一组合的双差宽巷载波相位观测方程；
108.超宽巷模糊度计算模块，用于将所述卫星导航信号的至少三个频点中的两个频点作为第二组合，所述第二组合和第一组合不同，根据所述第二组合的卫星观测数据采用mw组合计算超宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第二组合的双差超宽巷载波相位观测方程；
109.平滑取整模块，用于分别将所述宽巷模糊度和超宽巷模糊度的初始值进行多个历元的平滑并计算所述宽巷模糊度和超宽巷模糊度的整数值；
110.滤波模块，用于分别将所述宽巷模糊度和超宽巷模糊度的整数值代入所述双差宽巷载波相位观测方程和所述双差超宽巷载波相位观测方程，用于建立对应所述至少三个频点的双差载波相位观测方程和双差伪距观测方程，根据所述双差载波相位观测方程、双差伪距观测方程、代入宽巷模糊度整数值后的双差宽巷载波相位观测方程和代入超宽巷模糊度整数值后的双差超宽巷载波相位观测方程进行卡尔曼滤波，得到所述双差载波相位观测方程中对应至少三个频点的模糊度的浮点解。
111.实施例五
112.本技术的实施例五中还公开了一种gnss定位装置，包括：
113.获取模块，用于获取基准站和流动站的卫星观测数据，所述卫星观测数据包括卫星导航信号的至少两个频点上的伪距观测值及载波相位观测值；
114.宽巷模糊度计算模块，用于将所述卫星导航信号的至少两个频点中的两个频点作为第一组合，根据所述第一组合的卫星观测数据采用mw组合计算宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第一组合的双差宽巷载波相位观测方程；
115.平滑取整模块，用于将所述宽巷模糊度的初始值进行多个历元的平滑并计算所述宽巷模糊度的整数值；
116.滤波模块，用于将所述宽巷模糊度的整数值代入所述双差宽巷载波相位观测方程，用于建立对应所述至少两个频点的双差载波相位观测方程和双差伪距观测方程，根据所述双差载波相位观测方程、双差伪距观测方程、代入宽巷模糊度整数值后的双差宽巷载波相位观测方程进行卡尔曼滤波，得到所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的浮点解。
117.实施例五
118.本技术的实施例五中还公开了一种gnss定位装置，包括：
119.获取模块，用于获取基准站和流动站的卫星观测数据，所述卫星观测数据包括卫星导航信号的至少两个频点上的伪距观测值及载波相位观测值；
120.超宽巷模糊度计算模块，用于将所述卫星导航信号的至少两个频点中的两个频点
作为第二组合，根据所述第二组合的卫星观测数据采用mw组合计算超宽巷模糊度的初始值，并建立对应所述第二组合的双差超宽巷载波相位观测方程；
121.平滑取整模块，用于将所述超宽巷模糊度的初始值进行多个历元的平滑并计算所述超宽巷模糊度的整数值；
122.滤波模块，用于将所述超宽巷模糊度的整数值代入所述双差超宽巷载波相位观测方程，用于建立对应所述至少两个频点的双差载波相位观测方程和双差伪距观测方程，根据所述双差载波相位观测方程、双差伪距观测方程和代入超宽巷模糊度整数值后的双差超宽巷载波相位观测方程进行卡尔曼滤波，得到所述双差载波相位观测方程中对应至少两个频点的模糊度的浮点解。
123.为了能够更好地理解本说明书的技术方案，下面结合一个具体的例子来进行说明，该例子中罗列的细节主要是为了便于理解，不作为对本技术保护范围的限制。
124.1.接收卫星数据
125.对使用导航型或者测量型终端(流动站)采集的卫星数据进行数据格式转换，提取卫星的伪距观测值、载波相位观测值、卫星信噪比和多普勒观测值，并获取相同时间段的固定基准站的伪距观测值、载波相位观测值以及卫星星历。
126.2.卫星数据预处理
127.根据伪距观测值的残差对所述伪距观测值进行精度评定和单点定位，对载波相位观测值进行周跳探测及修复，对星座完好性进行分析和监测。
128.3.建立卫星数据差分观测方程与误差方程
129.伪距差分采用伪距观测量作为基本输入，设基准站和流动站同步观测一组导航卫星，获取基准站(a站)和流动站(b站)同步观测的n颗共视星的伪距观测量和选取这n颗导航卫星中仰角最高的导航卫星r作为参考星，以组建关于任意导航卫星j(j＝1,2,3......n且j≠r)和参考星r在任意ti时刻的伪距观测方程如下：
[0130][0131][0132]
上式中各参数含义如下：
[0133]
c：光速(m/s)；
[0134]
λ：卫星导航信号载波波长(m)；
[0135]
f：卫星导航信号载波频率(hz)；
[0136]
ti时刻基准站观测的导航卫星r的伪距观测值(m)；
[0137]
ti时刻基准站观测的导航卫星j的伪距观测值(m)；
[0138]
ti时刻基准站与导航卫星r间的几何距离(m)；
[0139]
ti时刻基准站与导航卫星j间的几何距离(m)；
[0140]
δta(ti)：ti时刻基准站接收机钟差(s)；
[0141]
δtr(ti)：ti时刻导航卫星r的卫星钟差(s)；
[0142]
δtj(ti)：ti时刻导航卫星j的卫星钟差(s)；
[0143]
ti时刻基准站与导航卫星r间的地球旋转误差(m)；
[0144]
ti时刻基准站与导航卫星j间的地球旋转误差(m)；
[0145]
ti时刻基准站与导航卫星r间的电离层延迟误差(m)；
[0146]
ti时刻基准站与导航卫星j间的电离层延迟误差(m)；
[0147]
ti时刻基准站与导航卫星r间的对流层延迟误差(m)；
[0148]
ti时刻基准站与导航卫星j间的对流层延迟误差(m)；
[0149]
ti时刻基准站接收机关于导航卫星r的伪距测量热噪声(m)；
[0150]
ti时刻基准站接收机关于导航卫星j的伪距测量热噪声(m)；
[0151]
ti时刻流动站观测的导航卫星r的伪距观测值(m)；
[0152]
ti时刻流动站观测的导航卫星j的伪距观测值(m)；
[0153]
ti时刻流动站与导航卫星r间的几何距离(m)；
[0154]
ti时刻流动站与导航卫星j间的几何距离(m)；
[0155]
δtb(ti)：ti时刻流动站接收机钟差(s)；
[0156]
ti时刻流动站与导航卫星r间的地球旋转误差(m)；
[0157]
ti时刻流动站与导航卫星j间的地球旋转误差(m)；
[0158]
ti时刻流动站与导航卫星r间的电离层延迟误差(m)；
[0159]
ti时刻流动站与导航卫星j间的电离层延迟误差(m)；
[0160]
ti时刻流动站与导航卫星r间的对流层延迟误差(m)；
[0161]
ti时刻流动站与导航卫星j间的对流层延迟误差(m)；
[0162]
ti时刻流动站接收机关于导航卫星r的伪距测量热噪声(m)；
[0163]
ti时刻流动站接收机关于导航卫星j的伪距测量热噪声(m)；
[0164]
设基准站和流动站同步观测一组导航卫星，获取基准站和流动站同步观测的n颗共视星的载波相位观测量和选取这n颗导航卫星中仰角最高的导航卫星r作为参考星，以组建关于任意导航卫星j(j＝1,2,3......n且j≠r)和参考星r在任意ti时刻的载波相位观测方程如下：
[0165][0166]
[0167]
上式中各参数含义如下：
[0168]
c：光速(m/s)；
[0169]
λ：卫星导航信号载波波长(m)；
[0170]
f：卫星导航信号载波频率(hz)；
[0171]
ti时刻基准站观测的导航卫星r的载波相位观测值(周)；
[0172]
ti时刻基准站观测的导航卫星j的载波相位观测值(周)；
[0173]
ti时刻基准站与导航卫星r间的整周模糊度(周)；
[0174]
ti时刻基准站与导航卫星j间的整周模糊度(周)；
[0175]
ti时刻基准站与导航卫星r间的几何距离(m)；
[0176]
ti时刻基准站与导航卫星j间的几何距离(m)；
[0177]
δta(ti)：ti时刻基准站接收机钟差(s)；
[0178]
δtr(ti)：ti时刻导航卫星r的卫星钟差(s)；
[0179]
δtj(ti)：ti时刻导航卫星j的卫星钟差(s)；
[0180]
ti时刻基准站与导航卫星r间的地球旋转误差(m)；
[0181]
ti时刻基准站与导航卫星j间的地球旋转误差(m)；
[0182]
ti时刻基准站与导航卫星r间的电离层延迟误差(m)；
[0183]
ti时刻基准站与导航卫星j间的电离层延迟误差(m)；
[0184]
ti时刻基准站与导航卫星r间的对流层延迟误差(m)；
[0185]
ti时刻基准站与导航卫星j间的对流层延迟误差(m)；
[0186]
ti时刻基准站接收机关于导航卫星r的载波测量热噪声(m)；
[0187]
ti时刻基准站接收机关于导航卫星j的载波测量热噪声(m)；ti时刻流动站观测的导航卫星r的载波相位观测值(m)；
[0188]
ti时刻流动站观测的导航卫星j的载波相位观测值(m)；
[0189]
ti时刻流动站与导航卫星r间的整周模糊度(周)；
[0190]
ti时刻流动站与导航卫星j间的整周模糊度(周)；
[0191]
ti时刻流动站与导航卫星r间的几何距离(m)；
[0192]
ti时刻流动站与导航卫星j间的几何距离(m)；
[0193]
δtb(ti)：ti时刻流动站接收机钟差(s)；
[0194]
ti时刻流动站与导航卫星r间的地球旋转误差(m)；
[0195]
ti时刻流动站与导航卫星j间的地球旋转误差(m)；
[0196]
ti时刻流动站与导航卫星r间的电离层延迟误差(m)；
[0197]
ti时刻流动站与导航卫星j间的电离层延迟误差(m)；
[0198]
ti时刻流动站与导航卫星r间的对流层延迟误差(m)；
[0199]
ti时刻流动站与导航卫星j间的对流层延迟误差(m)；
[0200]
ti时刻流动站接收机关于导航卫星r的伪距测量热噪声(m)；
[0201]
ti时刻流动站接收机关于导航卫星j的伪距测量热噪声(m)；
[0202]
根据基础的观测方程列取伪距和载波相位双差观测方程。
[0203]
4.计算宽巷和超宽巷模糊度
[0204]
本示例中主要采用mw组合的方式计算宽巷和超宽巷模糊度，这样做既可以节省计算量同时也提高了模糊度准确度，具体步骤如下：
[0205]
(1)根据基准站坐标计算基准站观测卫星的位置，采用单点定位获得流动站概略坐标，并通过伪距双差解算获得流动站较为精确的初始坐标。
[0206]
(2)利用mw组合计算宽巷模糊度的初始值，其中mw组合观测值如下：
[0207][0208]
其中，为宽巷组合观测值；
[0209]nwl
＝n
l1-n
l2
为宽巷组合模糊度。
[0210]
式中，f
l1
、f
l2
、λ
l1
、λ
l2
及p
l1
、p
l2
分别为该卫星系统的第一频点与第二频点的波段的频率、波长及伪距观测值，其中，第一频点和第二频点分别为gps的l1l2，bds的b1b2，gla的e1e5a这三种组合形式，使用上面的方法将所有可见卫星的宽巷模糊度正确计算出来，以便后面卡尔曼滤波使用。
[0211]
(3)类似的，根据公式4-1计算超宽巷模糊度的初始值，式中，改换f
l1
、f
l2
、λ
l1
、λ
l2
及p
l1
、p
l2
分别为该卫星系统的第一频点与第三频点的波段的频率、波长及伪距观测值。其中，第一频点和第二频点分别为gps的l1l5，bds的b2b3，gla的e5ae5b这三种组合形式，这样组合后的波长较长，通过计算得到的模糊度正确率较高。
[0212]
(4)通过前面的求解可以得到所有卫星的宽巷和超宽巷模糊度，每次在使用这个宽巷与超宽巷模糊度的时候需要与前面一个历元进行平滑计算，得到平滑之后的宽巷和超宽巷模糊度，这样使计算出来的模糊度更加准确。
[0213]
(5)使用平滑后的宽巷和超宽巷模糊度进行四舍五入得到整数模糊度，然后将宽巷和超宽巷模糊度的整数值反向带回前面第3部分列取的宽巷和超宽巷的观测方程中，得到包含宽巷和超宽巷模糊度的高精度观测方程，这些观测方程会与原来的不组合的频点进行联立放入滤波器进行卡尔曼滤波。
[0214]
5.卡尔曼滤波
[0215]
离散线性系统的卡尔曼滤波中状态方程和观测方程为：
[0216]
x
k 1
＝φ
k 1,k
xk γ
k 1,k
ωkꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5-1)
[0217]
l
k 1
＝b
k 1
x
k 1
δ
k 1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5-2)
[0218]
式中x
k 1
为k 1时刻的状态向量，同时也是待估向量，所述待估向量包括坐标参数及宽巷和超宽巷模糊度，l
k 1
为观测向量，φ
k 1,k
为k时刻变化到k 1时刻的状态转移矩阵，
γ
k 1,k
、b
k 1
为系数矩阵，ωk为过程噪声，δ
k 1
为观测噪声。
[0219]
卡尔曼滤波的主要步骤为：
[0220]
(1)利用k-1时刻的计算k时刻的状态向量预测值
[0221][0222]
(2)利用k-1时刻的方差协方差阵d
x
(k-1,k-1)计算k时刻的状态向量预测值的方差协方差阵d
x
(k,k-1)：
[0223][0224]
(3)计算状态向量预测值的残差向量vk：
[0225][0226]
(4)计算预测值残差向量vk的方差协方差阵d
vk
：
[0227][0228]
(5)计算滤波增益矩阵：
[0229][0230]
(6)计算k时刻状态向量估计量：
[0231][0232]
(7)计算k时刻状态向量估计量的方差协方差阵：
[0233]dx
(k,k)＝d
x
(k,k-1)-j
kbkdx
(k,k-1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5-9)
[0234]
根据观测方程、误差方程以及差分数据的特点，所求未知数为双差模糊度，正常设置滤波的初始值矩阵、滤波初值方差矩阵、过程噪声矩阵，并正常进行卡尔曼滤波，得到滤波后的模糊度的浮点解。
[0235]
根据前面求解的宽巷和超宽巷的观测方程，在设置观测噪声协方差阵的时候，需要进行附加的处理，以保证设置的正确性，即：进行卡尔曼滤波计算得到宽巷模糊度的浮点解时，观测噪声协方差矩阵乘以第一频点组合的两个频点的波长比，例如l1/l2＝1/2；进行卡尔曼滤波计算得到超宽巷模糊度的浮点解时，观测噪声协方差矩阵乘以第二频点组合的两个频点的波长比，例如l2/l5＝2/5。
[0236]
卡尔曼滤波器中除了原来的非组合的观测方程外，增加前面已经求解出来的宽巷和超宽巷的观测方程，相当于滤波器中增加了宽巷和超宽巷的方程约束，该方法中可以不使用无电离层组合的方法进行，只是将宽巷模糊度的观测方程与基频的方程进行联合求解，对于运算的流程和运算量的优化是比较明显的，由于这个方程的精度相对来讲比较高，因为可以对原来的方程进行约束，进而提高模糊度的固定率。
[0237]
需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不
排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。
[0238]
在本说明书提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本说明书的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的保护范围之内。
[0239]
在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描述的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。