历元自差分的伪距定位算法.docx
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2024-02-15
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1. 引言
相对于载波相位定位来说，伪距定位不需要整周模糊度固定和周跳检测及修复等工
作，因此定位速度快.在定位精度要求较低时，比如车辆、船舶的导航等，具有一定应用价
值.伪距定位分为单点定位和差分定位.最初，伪距单点定位是采用最小二乘法(least squares,
LS)来进行定位解算
[1-2]
.后来，为了更好地利用好的观测值，降低误差的影响，有学者提出
了加权最小二乘法(weighted least squares, WLS)
[3-4]
.文献[5]在 WLS 算法基础上，提出了互差
中值理论，把伪距的误差有效消去一部分，定位精度有所提高、结果稳定.差分定位能有效
地消除空间相关性较高的误差，目前，伪距差分定位已经能达到亚米级
[6]
.但是差分定位需
要基准站，并且精度会随着基线的增大而减小.相比之下，单点定位具有成本低，可用地点
不受基站约束等优势.另一方面，单频接收机相对于双频接收机成本低很多.因此，为了充分
利用单频、单点定位的优势，又兼顾差分定位的精度，本文提出了一种历元间自差分技术.
另外，卫星轨道误差与卫星钟差是重要的定位误差源.而最终的精密星历要在得到观测结果
两周后才能获得，传统的处理方法是采用 IGS 提供的超快速星历的预报星历部分，其误差
会随着时间的延长而不断增大.IGS-RTPP(IGS Real-Time Pilot Project)的实时卫星轨道和钟
差改正信息 SSR(State Space Representation)则很好地解决了上述问题.国内外的一些学者的
研究表明，上述改正数用于实时精密单点定位取得很好效果
[7-10]
.本文用 SSR 改正广播星
历，使得定位精度进一步提高.
2. 用 SSR 信息修正广播星历
2.1 卫星位置修正
IGS 在实时采集全球跟踪网络 GNSS 的观测数据后，由 IGS-RTPP 各分析中心实时估
计精密的卫星轨道和钟差，生成相对于由广播星历计算得到的轨道和钟差改正数，并采用
基于 NTRIP(Network Transport of RTCM over Internet Protocol)协议的方式向全球播发.SSR
信息的具体说明可见参考文献[11].
首先，需要根据广播星历计算出当前观测历元的卫星位置 X
b
=[x
b
, y
b
, z
b
]
T
.然后，根据广
播星历中提供的星历数据龄期(Issue of Data, IOD)来选择适用的 SSR 信息.接收得到的 SSR
数据并不能直接用于修正广播星历，要得到改正数需要通过以下计算：
SSR 数据分别给出了卫星径向、切向和法向上的位置及速度改正值，如图 1 所示.设
SSR 信息参考时刻 t
0
提供的卫星位置改正向量为 d =[drdadc]Td→=[drdadc]T，r、a、c 分
别表示卫星径向、切向和法向；卫星速度改正向量为 d˙ =[d˙rd˙ad˙c]Td˙→=[d˙rd˙ad˙c]T ，
则对于观测时刻 t 对应的卫星位置向量为
δ =⎡⎣⎢δrδaδc⎤⎦⎥=⎡⎣⎢drdadc⎤⎦⎥=⎡⎣⎢⎢d˙rd˙ad˙c⎤⎦⎥⎥(t−t0)δ→=[δrδaδc]=[drdadc]=[d˙rd˙ad˙c](t−t0)
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