基于非差误差改正数的长距离单历元GNSS网络RTK算法研究

祝会忠

辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院，辽宁 阜新123000

目前网络RTK系统中基准站间距一般为几十千米，基准站的建设不仅成本较高，而且选址要求也比较严格，如优越的观测条件、完善的网络通信和仪器安全等。目前的网络RTK系统一般需要一定的观测时间才能够启动系统和实现流动站定位，不能在单历元确定基准站观测值的整周模糊度和完成流动站厘米级定位。而流动站一般都是采用双差误差改正模型对观测值进行误差改正，双差误差改正造成了测站和卫星间的相关性，不能实现网络RTK和PPP的统一。针对网络RTK方法的这些问题，本文提出了一种基于非差误差改正数的长距离单历元网络RTK算法（基准站间距100～200km或更长），具体研究内容如下：

（1）基于非差误差改正数的长距离单历元网络RTK方法的基本概念及特点。采用单历元确定长距离基准站载波相位观测值的整周模糊度，然后进行单历元高精度区域非差误差模型的建立、非差误差改正数的计算及流动站非差观测误差的改正，进而实现流动站整周模糊度的动态单历元解算和定位。长距离网络RTK不仅可以减少建设基准站网的成本，而且可以解决建设基准站比较困难地方的网络RTK系统建设问题。单历元网络RTK算法使基准站网在单历元即可启动，不需要考虑基准卫星变化的问题，流动站仅利用单历元数据即可实现厘米级定位。使用非差误差改正数，流动站不需要进行双差观测值的组合，且各基准站的误差改正数是独立的，可以方便地通过网络播发和接收。能够克服双差网络RTK带来的测站和卫星间的相关关系，使网络RTK的作业方式更加灵活，在算法上实现网络RTK和PPP的统一。

（2）网络RTK的GNSS定位理论和各类误差处理方法的介绍和研究。介绍了GNSS网络RTK定位算法中涉及的GNSS定位基础理论。并介绍了GNSS定位中各种误差的特性及其误差处理方法，重点分析了GNSS网络RTK定位中对各种误差的处理方法，主要是距离相关性较强的卫星轨道误差、电离层延迟误差和以对流层延迟为主的中性大气延迟误差。

（3）提出了长距离网络RTK基准站整周模糊度单历元解算方法。首先建立和推导出基准站网双频载波相位整周模糊度间关于电离层延迟误差和非色散性误差的线性关系，利用基准站整周模糊度间的这两种线性关系搜索双差宽巷整周模糊度。然后通过固定的双差宽巷整周模糊度，对双差载波相位整周模糊度进行搜索确定。并使用根据高度角和方位角最接近原则，重新选择基准卫星的方法，进一步保证载波相位整周模糊度的准确确定，可以实现长距离基准站整周模糊度的单历元准确解算。

（4）提出了区域误差的非差改正方法。利用确定的基准站双差载波相位整周模糊度得到对应卫星的非差模糊度，计算出高精度的基准站非差观测误差，然后建立高精度的非差误差改正模型，并计算出流动站误差改正数。详细给出了利用已经确定的长距离基准站整周模糊度，计算区域非差误差改正数的方法和公式推导过程。同时，根据非色散性误差和色散性误差的不同特性，提出了区域误差的非差分类误差改正方法，给出了非差误差的分离及流动站非差分类误差改正数的计算方法。利用非差误差改正方法可消除或削弱流动站的观测误差，恢复流动站模糊度的整数特性，改变了流动站传统的双差定位模式。该方法适用于单历元网络RTK用户的实时高精度区域电离层延迟及中性大气延迟等误差的改正。

（5）提出了长距离网络RTK流动站载波相位整周模糊度的单历元动态解算方法。首先推导出流动站上各类载波相位观测值整周模糊度间的线性关系，利用线性关系能够压缩单历元宽巷整周模糊度的搜索空间，结合宽巷整周模糊度的两步搜索法，可准确确定宽巷整周模糊度。然后将确定的宽巷整周模糊度代入无电离层组合观测值，利用无电离层组合观测值单历元解算出原始载波相位的整周模糊度。并利用载波相位无电离层观测方程解算出流动站的位置参数。

（6）对基于非差误差改正数的长距离单历元网络RTK算法进行程序实现和软件编制。并使用实测CORS网的观测数据对各算法进行试验检验和结果分析，最后对基于非差误差改正数的长距离单历元网络RTK算法进行综合试验，流动站能够得到厘米级的定位结果。