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关于对GPS整周模糊度确定方法的简要分析 摘要：在GPS测量中，静态基线解算研究是GPS数据处理的重要内容之一。迄今为止，国内外GPS基线解算的基本方法都要进行周跳的探测及修复和整周模糊度的确定。在数据处理过程中，周跳的探测及修复和整周模糊度的确定都会涉及复杂的数学运算，影响解算效率，特别是在观测条件差、周跳频繁发生时，数据处理会更加复杂，甚至可能导致基线无法正确解算。本文通过对需要专门操作、在观测域搜索、在位置域搜索、在模糊度空间搜索四种GPS整周模糊度确定方法的分析对比，希望能在一定程度上对GPS整周模糊度基线解算精度过程中所涉问题提供参考。 1.需要专门操作的模糊度求解 在GPS动态定位技术发展的早期，要求专门操作来获得模糊度，通常称这些操作为模糊度初始化过程。最常用的方法是初始化时已经知道基线的矢量值，即所谓的静态初始化，它利用短时??观测值便可准确地解算出整周未知数。理论上，只要简化模型中非模型化的双差残余项与噪声项的误差和不超过半周，简单的比较相位观测值和基线坐标代入观测方程得到的计算值便可获得正确的模糊度。Remondi于1985年第一个描述了载波相位观测值在动态环境中的运用，他提出一种交换天线的专门操作方法。Hwang 1991年分析了另一种交换天线的方法在初始化阶段求解整周模糊度的思想，并对确定初始模糊度后的实时位置和模糊度给出了详细的滤波方法。其它的专门操作方法如两次设站法，为了改变卫星几何图形，要求接收机天线至少在特定点分两次设站。该方法不要求运动接收机移动中保持对卫星的跟踪，适合于信号易阻挡地区的GPS定位。 2.在观测域里搜索的模糊度求解 最简单的模糊度求解过程是直接利用伪距观测值来确定载波相位观测值的模糊度，即平滑伪距与载波相位观测值的差值就可以获得载波的整周模糊度。1982年Hatch将之运用于非差分环境，1986年直接运用于差分导航。 当能测量两个 率的伪距和相位观测值时，可以形成不同的线性组合，一个极为重要的组合是超宽巷技术，宽巷相位观测值波长长，简化观测方程残差项对求解模糊度的影响相对小。许多研究表明每个历元的双差宽巷模糊度不超过3周，故可认为短时间内的平均解就是我们要确定的模糊度。一旦宽巷模糊度正确求解，就容易求解其它波长较短的相位观测值的模糊度。 3.在位置域里搜索的模糊度求解 模糊度函数法最早由Counselman于1981年提出 ，从那时开始它逐渐运用于静态定位，几经发展完善，已用于动态定位中。 它的函数模型为 模糊度函数求解整周模糊度分为3个步骤： 第一步，确定未知点的初始坐标，建立搜索空间。 未知点初始坐标可以用伪距或相位平滑伪距的差分定位方法来确定。搜索空间是以初始点坐标为中心的一个三维坐标搜索区域，其步长可选择固定边长或以初始点的定位精度为指标加以确定。 第二步，逐点搜索。 首先，将搜索空间划分为较粗的网格点，为了防止漏掉正确的网格点，网格边长一般选的较小，如0．1波长。然后对每个网格点计算模糊度函数值。在实际计算中只计算其实数部分，即余弦项。一般地采用标准化模糊度函数 在经过上述处理后，可能存在着多个NA (X ，T，Z) T1的网格点。此时，以NA （X ，Y，Z) T1的网格点为中心，重新建立较小的搜索空间，其步长选为第一步搜索的网格的边长，然后再划分为较小的网格(如网格边长可选为0.01波长)，对网格点按式(2)计算标准化模糊度函数值，并保存NA (X ，T，Z) T2(T2一般选为0．95~0．99)的网格点及其NA的值。注意，在该步中，对于每一个小搜索空间只需保存NA值最大的网格点。 第三步，固定整周模糊度 若在第二步中得到的(X ，T，Z) T2的检测点唯一，则以该点的坐标反求各双差模糊度并取为整数即可。若(X ，T，Z) T2的检测点有多个，则以这些点反求各双差模糊度并取为整数，如果结果相同则这组模糊度即为所求，否则说明数据量不够必须增加观测历元。 模糊度函数法的最大优点是，它不直接依赖于伪距观测量，对周跳不敏感。缺点是由于利用伪距或相位平滑伪距确定初始坐标精度较低，导致包含大量的搜索点，使得搜索效率下降．而且是一种次优算法，它没有充分利用码相位与载波相位的观测信息．这限制了模糊度函数的运用。模糊度函数方法不仅浪费了相位观测值中大量的信息，它也被认为是所有模糊度求解技术中计算量最大的一个。 4.在模糊度空间中搜索的模糊度求解 4.1 最小二乘搜索(LSS)方法 最小二乘搜索(LSS)方法最先由Hatch提出。其基本思想是在所有双差模糊度中仅有3个双差模糊度参数是独立的，理论上，一旦3个双差模糊度求解，可以由这3个观测方程确定基线坐标，而在基线已知下，其它的未知模糊度也能准确匀之解．他将每历元观测到的卫星数分成两组：4个主卫星和冗余星，选择主星的标准是合理的几