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专利号: 2018109372169
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.北斗和GPS观测值周跳探测与修复方法,其特征在于:包括以下步骤:S101:获取卫星接收机观测到的北斗和GPS卫星的载波相位观测值;根据相邻历元间的载波相位观测值生成相邻历元间的载波相位差分观测值;

S102:按照卫星高度角从高到低选择一颗参考卫星,根据相邻历元间的载波相位差分观测值得到各卫星与参考卫星间的双差观测值;根据双差观测值选择出不存在粗差的卫星观测值;粗差包括整周周跳和非整周的粗差;

S103:剔除不存在粗差的卫星观测值,得到所有存在粗差的卫星观测值,对存在粗差的卫星观测值的模糊度进行设置,即每个存在粗差的卫星观测值的模糊度对应一个模糊度变化参数;

S104:采用阻尼最小二乘法对模糊度变化参数进行求解,得到模糊度变化浮点解和协方差矩阵;模糊度变化浮点解由各卫星观测值的模糊度变化参数对应的浮点解组成;

S105:根据模糊度变化浮点解和协方差矩阵,采用LAMBDA方法对模糊度变化整数解进行搜索,得到模糊度变化整数解;模糊度变化整数解由各卫星观测值的模糊度变化参数对应的整数解组成;

S106:根据模糊度变化整数解,对模糊度变化整数解中未被固定的模糊度参数所对应的卫星观测值进行剔除,将模糊度变化整数解中被固定的模糊度参数对应的卫星观测值作为存在整周周跳的卫星观测值,进行周跳修复。

2.如权利要求1所述的北斗和GPS观测值周跳探测与修复方法,其特征在于:所述步骤S102的具体步骤中,包括:S201:根据卫星的高度角,从高到低将所有卫星进行排序;

S202:选择序号为i的卫星为参考卫星,计算得到剩余的每颗卫星与参考卫星的双差观测值;其中第一次选择的参考卫星的序号i=1;

S203:将各双差观测值的绝对值从小到大进行排序;

S204:若所有的卫星观测值中有n颗不存在粗差,则从小到大依次选择n-1颗卫星对应的双差观测值求均方根误差,均方根误差RMSE的计算公式如公式(1)所示:S205:若均方根误差RMSE小于预设值X1,则序号为i的参考卫星和参与均方根误差计算的n-1颗卫星为不存在粗差的n颗卫星,到步骤S208;

S206:若均方根误差RMSE大于等于预设值X1,则序号为i的参考卫星为存在粗差的卫星,将序号为i的参考卫星剔除,并判断所有的卫星是否都已经遍历;若是,则到步骤S208,否则,到步骤S207;

S207:将i更新为i+1,返回步骤S202;

S208:结束搜索。

3.如权利要求2所述的北斗和GPS观测值周跳探测与修复方法,其特征在于:在步骤S205中,预设值X1的值为1cm。

4.如权利要求1所述的北斗和GPS观测值周跳探测与修复方法,其特征在于:在步骤S104中,采用阻尼最小二乘法对存在粗差的卫星观测值的模糊度变化参数求解的具体方法为:对存在粗差的卫星观测值设置模糊度变化参数,如公式(2)所示:

公式(2)中, 为载波相位差分观测值,i=1,…,n;Δε为接收机噪声和极小的未消除的误差;ex,ey和ez为三个分量的方向余弦; 和 分别为相邻历元间的各位置变化分量;Δt为相邻历元间的接收机钟差变化值;λ是载波的波长;c是真空中的光速;

根据公式(2),构建阻尼最小二乘法方程,如公式(3)所示:

其中, 为待解算的未知量,代表钟差变化加模糊度变化参数,其中,

为模糊度变化浮点解; 代表位置参数;P代表观测值权阵,P的取值根

据双差观测值的噪声取值确定;A和B为系数矩阵,根据公式

获取; 代表载波相位差分观

测值矩阵;PX为阻尼因子,代表先验坐标的权阵,PX的计算如公式(4):其中,(σx σy σz)为相邻历元间标准差, 为相邻历元间载波相位差分观测值的单位权方差;

求解出公式(3),即可得到模糊度变化浮点解和协方差矩阵,模糊度变化浮点解为t_N中剔除钟差变化cΔt后剩下的部分,协方差矩阵为ATPA+PX的逆。

5.如权利要求4所述的北斗和GPS观测值周跳探测与修复方法,其特征在于:相邻历元间标准差的值为(1 1 1),相邻历元间载波相位差分观测值的单位权方差的值为0.0001m。

6.如权利要求1所述的北斗和GPS观测值周跳探测与修复方法,其特征在于:在步骤S105中,采用LAMBDA方法对模糊度变化整数解进行搜索的具体步骤为:S301:根据步骤S104中计算得到的协方差矩阵,求得模糊度变化整数解的变化范围和精度,以步骤S104中求出的模糊度变化浮点解为初始解,结合模糊度变化整数解的范围和精度,随机生成若干组模糊度变化整数解,每组模糊度变化整数解对应的各模糊度参数与模糊度变化浮点解中的各模糊度参数对应,将这若干组模糊度变化整数解所组成的组合作为模糊度变化备选组;

S302:根据公式(5)搜索模糊度变化备选组中的最优模糊度变化整数解和次优模糊度变化整数解:其中, Z为降相关矩阵,¢为整数集, 为协方差矩阵;和z分别为

模糊度变化浮点解 和模糊度变化整数解a通过降相关矩阵Z转换后的对应量;对计算得到的 所对应的标量值从小到大进行排序,最小的标量值对应的模糊度变化整数解为最优模糊度变化整数解,次最小的标量值对应的模糊度变化整数解为次优模糊度变化整数解;

S303:根据最优模糊度变化整数解和次优模糊度变化整数解,计算Ratio值,Ratio值为次优模糊度变化整数解和最优模糊度变化整数解的残差二次型的比值,计算公式如公式(6)所示:公式(6)中,为最优模糊度变化整数解,为次优模糊度变化整数解;

S304:根据Ratio值,通过阈值t判断是否接受最优模糊度变化整数解,阈值t由载波相位差分观测值和阻尼最小二乘法求取的模糊度变化浮点解精度确定;

当Ratio≥t时,接受最优模糊度变化整数解,将最优模糊度变化整数解中所有的模糊度参数均标记为被固定的模糊度参数,到步骤S307;

当Ratio

S305:采用部分模糊度固定法,剔除最优模糊度变化整数解和次优模糊度变化整数解中不同的模糊度参数,保留最优模糊度变化整数解和次优模糊度变化整数解中相同的模糊度参数;

判断剔除的模糊度参数对应的模糊度变化浮点解参数个数是否大于预设值X2;若是,则到步骤S306;若否,则将最优模糊度变化整数解和次优模糊度变化整数解中不同的模糊度参数标记为未被固定的模糊度参数,将最优模糊度变化整数解和次优模糊度变化整数解中相同的模糊度参数标记为被固定的模糊度参数,到步骤S307;

S306:对被剔除的模糊度参数再次进行搜索,并将新搜索出来的模糊度参数更新到最优模糊度变化整数解和次优模糊度变化整数解中;到步骤S303;

S307:结束搜索,最终得到的最优模糊度变化整数解即为搜索到的模糊度变化整数解。

7.如权利要求6所述的北斗和GPS观测值周跳探测与修复方法,其特征在于:在步骤S305中,预设值X2的值为5。

8.一种存储设备,其特征在于:所述存储设备存储指令及数据用于实现权利 要求1~7所述的任意一种北斗和GPS观测值周跳探测与修复方法。

9.北斗和GPS观测值周跳探测与修复设备,其特征在于:包括:处理器及权利要求8所述的存储设备;所述处理器加载并执行所述存储设备中的指令及数据用于实现权利要求1~7所述的任意一种北斗和GPS观测值周跳探测与修复方法。