一种北斗卫星导航系统三频非差网络RTK方法.docx
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2022-11-30
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北斗导航卫星系统（BeiDou navigation satel- lite system，BDS）是中国正在实施的
自主发展、独立运行的全球卫星导航系统
[1]
。目前，BDS 在轨工作卫星包括 15 颗北斗二
号卫星和 18 颗北斗三号卫星，BDS 已经开始向全球提供服务
[2]
。BDS 网络 RTK（real-
time kinematic）方法是提高 BDS 定位精度的重要手段之一。BDS 网络 RTK 多采用参考
站双差残差的形式进行误差改正，虽然可以实现用户的高精度误差改正，但双差模型造成
了测站和卫星间的相关性，双差观测值间的相关性给数据处理增加了难度。BDS 非差网络
RTK 直接利用参考站间的非差整周模糊度、载波相位观测值及已知的参考站坐标建立网络
RTK 区域范围内的误差改正模型，非差网络 RTK 可以有效克服双差网络 RTK 带来的测站
和卫星间的相关性，使网络 RTK 的作业方式更加灵活。
国内外研究者对 BDS 网络 RTK 算法作了大量研究。文献[3]利用 B1、B2 频率载波相
位整周模糊度的线性关系和双差电离层延迟误差模型实现了 BDS 双频网络 RTK 方法。文
献[4]利用 MW（Melbourne-Wubeena）组合和无电离层组合解算双差整周模糊度，并根据
线性插值模型内插流动站误差，最终实现流动站双频整周模糊度固定和高精度定位。BDS
三频观测值能够组成更多波长更长、噪声更小的观测值，可提高 BDS 网络 RTK 整周模糊
度解算的成功率和可靠性，缩短定位初始化时间。文献[5]使用综合噪声最小的弱电离层组
合构造了一种三频几何模糊度解算策略。文献[6]研究了基于三频无几何模型的 BDS 网络
RTK 算法，该方法采用 TCAR（three carrier ambiguity resolution）方法解算两个超宽巷
或宽巷模糊度，并利用已固定模糊度且噪声最小的宽巷观测值和差分改正信息进行单历元
定位。在双差网络 RTK 的基础上又发展出了非差网络 RTK 方法。文献[7]提出了一种基于
非差误差改正数的长距离单历元 GPS 网络 RTK 方法。文献[8]研究了一种适用于大规模用
户的非差网络 RTK 方法，并证明了非差网络 RTK 与广域 PPPRTK 用户模糊度解算结果的
一致性。上述研究工作主要是针对双频双差 BDS 网络 RTK 方法，而对 BDS 三频非差网
络 RTK 方法研究较少，鉴于此，本文提出了一种 BDS 三频非差网络 RTK 方法。该方法
首先利用 BDS 三频超宽巷、宽巷和三频整周模糊度之间的整数线性关系确定 BDS 参考站
间双差整周模糊度。然后根据参考站间双差整周模糊度与非差整周模糊度的组合关系，利
用双差整周模糊度、参考站和卫星的非差基准模糊度，单历元快速确定参考站间非差整周
模糊度。在此基础上，建立高精度 BDS 非差区域误差改正模型，实现流动站观测值的误
差改正和整周模糊度固定，最终实现参考站覆盖范围内的 BDS 高精度定位。
1. BDS 三频非差网络 RTK 算法
1.1 BDS 网络 RTK 参考站间三频整周模糊度解算
BDS 参考站间三频伪距和载波相位双差观测方程为：
Δ∇Pm=Δ∇ρ+Δ∇κ/f2m+Δ∇T+Δ∇εP,mΔ∇Pm=Δ∇ρ+Δ∇κ/fm2+Δ∇T+Δ∇εP,m
(1)
Δ∇φm=λm⋅Δ∇ϕm=Δ∇ρ−λm⋅Δ∇Nm−Δ∇κ/f2m+Δ∇T+Δ∇εφ,mΔ∇φm=λm⋅Δ∇ϕm=Δ∇ρ−λm⋅Δ∇Nm−Δ∇κ/fm2+Δ∇T+Δ∇εφ,m
(2)
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