三频GNSS精密定位理论与方法研究

芦海涛

【摘要】如今，三频GNSS精密定位技术的应用范围不断扩大，已经成功应用于北斗系统。但是，相比而言，我国应用三频GNSS精密定位技术的时间比较短，缺乏理论基础和实践经验。要想发挥出三频GNSS精密定位的作用，国内就必须加大对三频GNSS精密定位理论和方法研究，提高三频GNSS精密定位的精准度。

【关键词】三频; GNSS ;精密定位;定位方法

当下，国内北斗系统正在快速运行，可以使用的卫星资源数量和种类也在不断增多，对三频GNSS精密定位的研究可以提高三频GNSS精密定位的精准度，体现出三频GNSS精密定位的作用和价值。

1. 三频GNSS精密定位理论

如今，专业人员利用滑动多项式拟合改进了三频GNSS精密定位的计算方法，提高了三频GNSS精密定位的准确度，通过分析几何组合之间的历元差分，分析三频GNSS精密系统接观测值，以此来获取三频GNSS精密定位建模的方法。目前，专业人员已经得出三频GNSS精密定位的推算公式，可以准确的对比伪距，这样就可以有效避免超宽观测路径相互影响，更好的保证定位的精准度。在三频GNSS精密定位系统应用的过程中，经常会出现三频修复不准确的现象，而导致三频修复不准确的原因比较多，相关人员首先要分析出现该现象的原因，随后就需要针对存在的问题采取完善对策。针对三频修复不准确的问题，工作人员可以先调整三频GNSS精密定位系统搜索的范围，提高系统的适应性，系统搜索的范围越小，修复的准确度就会越高，定位也就越准确，这也是三频GNSS精密定位系统存在的局限性，在使用范围上有一定的要求。全球导航卫星定位系统是在了解每一个用户的时间差之后，再利用两个卫星之间的距离，发射的时间等多种方式测量。全球导航卫星定位系统是一种无线定位系统，它一般存在于地球的表面或者是在地表附近的任何空间，地点，为每一个客户提供关于自己所需要的三维定位以及关于时间速度等多种信息。在收到5颗卫星后，可以为用户精准的提供所需要的经纬度以及地表高度。前苏联国防部曾经独立研发出第二代用于军用的卫星定位系统——GLONASS。在GPS系统之后，GLONASS由前苏联独立研发的全球第二个卫星导航系统。卫星、用户、以及地表监测站组成了GLONASS，GLONASS是由23颗工作的主要星以及5颗备用星联合组成，依次分布于4个平行轨道上。每一个轨道由6颗卫星组合，轨道离地面2万公里，主要的运行周期为11小时20分钟。GLONASS是前苏联在上个世纪60年代末开始研发，自1984年发射了第一颗卫星正式进入轨道。由于前苏联经济和政治等多方面的原因，科研经费不足，使得GLONASS长久未修理，出现老化，甚至凄凉到仅剩4颗卫星正常运行。

2003年12月，俄罗斯政府关于科研生产的联合公司成功研发出最新一代的人造卫星，被俄罗斯政府采用，交于联邦航空局和国防部正式试用。并在2008年成功将GLONASS更新换代。虽然GLONASS对于个体精确的定位上，相比GPS系统相对不足，但是GLONASS在技术层面，对比GPS系统，有着更好的抗干扰能力。在2004年，印度政府与俄罗斯政府签订了关于俄罗斯的全球卫星导航系统合作的相关协议，并且两个共同协商联合发射20颗卫星。该项目在1977年就开始计划运行，并在上个世纪90年代构建完成。在前苏联解体之后，GLONASS系统没有经费的支持下，中断了该项目。在2001年8月，俄罗斯政府在经济得到恢复之后，加大了对该项目的经济投入。GLONASS该系统经过了数十年的长期弃用后，在俄罗斯政府的支持下在2011年恢复了所有系统的正常运行。

2. 三频GNSS精密定位特点

三频GNSS系统，是一种精密的单点定位系统，它是在卫星导航系统中属于一种技术方面的新发明，它是在IGS定位系统提供了相应的帮帮助，以及每个时差之间经过计算后修正了延迟，通过三频定位模糊化以及载波相观的测量后，进行精确地单点定位。对超宽巷相位为据进行严格计算后，定位模糊度通过对数据进行结算，以及通过观察模糊度解算出窄巷的模糊度。利用GNSS三频机密单位定位的系统进行模糊定位，减少了错误数据的数量，提高了计算的效率和减少时间，同时提高了精密单点模糊定位的爆率以及精准度。该系统设计时，你的组装有着很好的四和一组的单位系统，在安装方面为客户的安装减少了大量的时间和经济负担。用途较广，可以达到很高的密度需求，且重量轻，运输方便。主要特点是定位精确定位可以减少重复度，行走的平面度较准确，以及对各项数据能够很好的监测。从组装的人员不需要很高的专业知识和技能就可以进行组装。对于自然环境有着很好的防尘效果，以及润滑更容易进行保养，可以提供再利用的利用率，减少产品的维修经费和时间。通过对两个参考站的接收，对观察值进行评估，然后在无电离层进行模糊度的考察和宽窄巷模糊度的参数分析，最后利用固定的模糊度在原有的模糊度进行还原，通过对比发现现有的GNSS系统可以充分的利用原始的基线模糊度对参考站进行模糊定位，加快了模糊度的收集资料和收缩度极大了，提高了准确度和速度。

3. 三频GNSS精密定位方法

3.1 序贯取整法

相比其他方法而言，序贯取整法更注重整个系统的关联性，该方法第一步是先进行模糊度取值，所取数值必须是整数，然后分析模糊度相关数据的关联性，并不断获取新的数值，以此类推最终获取到准确的定位数据。

3.2 无几何算法

事实上，无几何算法与序贯取整法的计算原理基本相同，两种方法的核心思想都是建立模糊度模型，这样可以有效避免计算误差，降低外部因素对三频GNSS精密定位准确度的影响。提出基于h频以及载波无几何方面的电子离层相互组合，并且基于h载波H波伟距离进行模糊度的高密度快速的进行结算的一种方法，必须要在分析和了解基线模糊度的固定上，能够对误差因素进行充分了解和减少后。通过对h频的距离以及载波通过电离子谈成进行组合固定，并且利用载波进行无几何的组合，通过结算窄巷的模糊度，将模糊度固定在可控的范围内，仅仅受到外界噪音的干扰，并且可以高效地解决短中长几线的电离子层出现延时误差以及对模糊度进行造成危害的影响。在对窄巷模糊度进行多种分析和数据统计后，进行多令原平的平滑数据，实现高密度的频率模糊度固定，并且通过推导任何两个超宽巷的组合和分离都会对另一个窄巷组合进行模糊的误差减少。通过对宽巷和窄巷的组合特性以及它的性状，对他的波长以及磁电离子层噪音的受影响度进行多角度的分析，分别选取了GPS以及BDS系统对于固定模型的考察针对基线的影响的影响因素，进行了模糊度的结算以及考察。对该系统的考察发现，对模糊度的分析可以更好的帮助工程机械的固定，使得在理论的基础上可以更好地减少误差保证准确度。从原有的固定模糊度超像取代了现在的宽相组合，可以减少噪音的干扰，并且对基线和结算的效果有着很好的帮助。

分析了影响中长基线模糊度固定的主要因素;采用理论推导证明了任意一个由两个超宽巷组合和一个窄巷组合构造的三频载波无几何无电离层组合中窄巷组合模糊度误差值均相等。基于三频伪距/载波无几何无电离层组合和三频载波无几何无电离层组合，提出了基于GIF组合的中长基线三频模糊度快速解算方法，该方法能够有效削弱中長基线电离层延迟误差对模糊度固定的影响，提高了模糊度固定的准确性。

4. 结语

目前，三频GNSS精密定位的应用范围在不断扩大，其应用方法也在不断增多。但是，相对而言，我国应用三频GNSS精密定位的时间比较短，该技术主要从其他国家引进，在应用过程中还存在一些问题，还需要不断完善。

参考文献：

[1]黄令勇.三频GNSS精密定位理论与方法研究[D].解放军信息工程大学，2015.

[2]于兴旺.多频GNSS精密定位理论与方法研究[D].武汉大学，2011.