ARSNet/VENUS网络RTK位置服务质量控制

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网络RTK自上世纪90年代诞生时起,就以其高精度、广覆盖、全天候实时动态定位等诸多优点而备受关注,随着导航定位技术、计算机技术、通讯技术的发展,网络RTK技术不断完善,基于网络RTK系统的位置服务有了更广泛的需求,飞机着陆、车道级车辆导航、无人驾驶、精细化农业、无人机等需要网络RTK辅助短时高精度定位的技术对网络RTK位置服务的可靠性提出更高要求。然而,目前网络RTK系统服务仍存在的不少问题,当前技术下,网络RTK站间模糊度解算时仍然会出现解算异常,尤其是低高度角卫星,严重影响改正数精度,造成流动端坐标解算结果可靠性降低,且当前对发生模糊度解算异常时如何进行探测修复的研究非常少。因此,从探测站间模糊度解算异常入手,对ARSNet/VENUS(Augmentation Reference Station/Vrs-Enhanced Network Utility Solution,增强参考站/增强的VRS网络解决方案)网络RTK位置服务系统进行质量控制将是本文研究的重点。在此背景下,本文详细介绍了网络RTK位置服务质量的影响因素,并由实际解算数据分析ARSNet/VENUS网络RTK系统站间模糊度解算存在的问题,针对这些问题结合粗差探测理论提出一种网络RTK参考站载波相位数据解算质量控制方法,将该方法集成在ARSNet/VENUS中进行事后处理与实时测试实验验证该方法的可靠性以及对位置服务的质量控制效果。本文所涉及的主要内容和工作如下:1、对影响网络RTK位置服务质量的站间模糊度解算策略、距离相关误差以及内插模型进行详细介绍,并对站间模糊度解算策略存在的问题,距离相关误差在网络RTK中的处理方式以及内插模型的适用性进行了总结;2、分析基线模糊度初始化后,四川CORS网中CHDU_RENS基线上部分卫星L1频率电离层延迟、高度角时间序列,知站间模糊度解算会出现异常且绝大多数是低于25度高度角卫星,异常持续时间可达数分钟,异常周数可达2周,并且会出现同一历元多颗卫星解算异常情况。针对站间模糊度解算中存在的问题,提出一种网络RTK参考站载波相位数据解算质量控制方法,对该方法所用消电离层组合观测方程、数据探测法、拟准检定法理论公式进行详细介绍,并由实验验证该方法中通过使用数据探测法对卫星数据组成的消电离层组合观测方程进行粗差探测后,将通过粗差探测的卫星数据加入的移动窗口,可以可靠的使移动窗口内的卫星数据均为无粗差的卫星数据。3、将网络RTK参考站载波相位数据解算质量控制方法集成在ARSNet/VENUS中分别进行事后处理与实时测试实验验证其可靠性以及对位置服务质量的控制效果。事后处理时使用四川CORS网中CHDU-RENS(48.8km)、RENS-QLAI(78.6 km)、ZHJI-RENS(98.9 km)三条基线数据设计不同基线长度实验,得出网络RTK站间模糊度解算异常概率与基线长度正相关,对于100km的基线解算异常概率可达9%,三条基线中北斗C04、C05卫星模糊度解算异常历元均较多,绝大多数情况下,不管历元中有单颗或者多颗卫星模糊度解算异常,该方法均能可靠的探测出异常卫星,并通过判断真误差的拟准解数值大小来修复异常解算卫星的整周模糊度。实时测试实验时,通过分析ARSNet/VENUS输出电离层延迟、真误差的拟准解时间序列以及两接收机输出流动端坐标时间序列得出结论,第一,1颗卫星1周模糊度解算异常即可造成单GPS接收机平面方向坐标偏差值3cm的跳变,高程方向则为4cm,1颗卫星2周模糊度解算异常造成单GPS接收机平面方向坐标偏差值9cm的跳变。模糊度解算异常对流动端具体哪个方向的坐标偏差值影响最大是不确定的,与解算异常卫星在天空中的分布有关;第二,网络RTK参考站载波相位数据解算质量控制方法在实时测试时同样可靠,能有效控制流动端坐标各方向偏差值跳动问题,提高了ARSNet/VENUS网络RTK位置服务质量。
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