一种北斗接收机非差观测值噪声评估方法技术

本发明专利技术公开了一种北斗接收机非差观测值噪声评估方法。读取观测值文件中的北斗观测数据；分别获取B1、B2、B3共三个频率的北斗载波相位和伪距观测值；根据理论分析分别计算出三频载波相位组合和三频伪距组合的系数，并利用相应系数形成组合观测值；利用三频载波相位组合系数对载波相位观测值进行周跳探测与标记；计算北斗接收机B1、B2、B3各频率上的载波相位和伪距观测值噪声情况。与现有的方法相比，本发明专利技术只需要单个接收机观测数据进行简单线性组合就能独立评价单颗卫星载波相位和伪距观测值噪声，因此，本发明专利技术可以更加简便的客观的评价北斗接收机的原始观测值噪声。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种北斗接收机非差观测值噪声评估方法。
技术介绍
我国自主研发的北斗区域卫星导航系统已正式建成并开始向亚太地区提供定位、导航、授时等服务，而北斗区域导航系统的各项应用都基于接收机产生的观测值，故观测值的质量将决定上述各项应用的精度。一般使用零基线实验通过载波相位、伪距观测值构成测站间单差或者测站间卫星间双差对北斗接收机观测值噪声进行评估。使用零基线进行北斗接收机观测值噪声分析需要两台接收机共用一个天线进行观测，而同一型号的接收机观测值质量也可能存在一定差异，两台接收机的载波相位、伪距观测值构成单双差的方法，不是直接的评价单一接收机的观测值噪声水平，仅是从侧面反映接收机的观测值噪声。除此之外，零基线单差或双差法完全消除了天线端的噪声，不能准确的反映实际观测值的噪声水平。对于单接收机观测数据噪声的评价，有学者基于单接收机的双频载波相位观测值进行无几何组合，通过滤波进行载波相位的观测值噪声分析，但该组合未完全消除电离层误差的影响，且滤波过程较为复杂。对于接收机伪距观测噪声的评价，一般利用载波相位和伪距组合计算伪距观测值多路径效应，该方法除了会引入了载波相位观测值，增添周跳探测与修复的麻烦，另外部分多路径误差会融入到噪声中。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种简单易行，且能客观的对北斗单个接收机载波相位和伪距观测值的噪声情况进行评价的方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种北斗接收机非差观测值噪声评估方法，包括以下步骤：1)读取观测值文件的北斗卫星导航系统观测数据，获取B1、B2、B3三个频率的原始载波相位观测值和伪距观测值；2)通过理论分析，利用步骤1)中的B1、B2、B3三个频率的载波相位观测值获得组合序列；利用步骤1)中B1、B2、B3三个频率的伪距观测值获得组合序列；3)根据2)中的三频载波相位组合系数对载波相位观测值进行周跳探测与标记；4)利用所述载波相位观测值组合序列和伪距观测值组合序列分别获得B1、B2、B3各个频率上的载波相位和伪距观测值噪声。本专利技术的具体实现步骤如下：1)读取RINEX观测值文件的北斗卫星导航系统观测数据，获取B1、B2、B3三个频率的载波相位和伪距观测值。根据电离层散射特性，在仅顾及一阶电离层误差的情况下，北斗卫星导航系统的载波相位和伪距观测方程可以表示为如下形式：其中，下标i代表频率标识，对应取值为1、2、3，分别代表B1、B2、B3；Li为第i频率上的载波相位观测值，以米为单位；λi为第i频率的载波波长；为第i频率的载波相位观测值，单位为周；ρ为卫星至接收机距离，单位为米；c为真空光速；dt为接收机钟差；dT为卫星钟差；dorb为卫星轨道误差；dtrop为对流层误差；μi为第i频率电离层误差系数且μi＝f12/fi2；f1为B1载波频率；fi为第i频率上的载波频率；dion为B1频率电离层延迟误差；Ni为第i频率载波相位模糊度，以周为单位；为第i频率载波相位硬件延迟偏差；为第i频率载波相位观测多路径误差；为第i频率载波相位观测值噪声；Pi为第i频率伪距观测值，单位为米；为第i频率伪距观测多路径误差；为第i频率伪距硬件延迟偏差；为第i频率伪距观测值噪声。由于载波相位硬件延迟偏差与模糊度参数无法分离，因此该偏差项在下面的论述过程中未单独列出。2)根据理论分析的系数，使用1)中的载波相位观测值进行北斗三频组合。理论上载波相位观测值噪声为波长的1/100，因此不同频率的载波相位观测值噪声与其波长存在一定的比例关系。通过以下关系式获取北斗三频载波相位组合系数：上式中，Lc为组合载波相位观测值；对应为B1、B2、B3频率载波相位观测值组合系数；L1、L2、L3对应为B1、B2、B3载波相位观测值，单位为米；λ1、λ2、λ3对应为B1、B2、B3频率载波波长。上式中的第二式为“无几何距离”约束条件，第三式为“消电离层误差”约束条件，第四式为使组合观测值的噪声等于B1频率上观测值的噪声所施加的约束条件，第五式为使组合系数具有唯一性所施加的约束条件。根据上面四个约束条件，解线性方程组得＝(0.1471，0.4793，-0.6264)，则北斗三频载波相位观测值组合具体形式为：上式中，Nc为三频组合观测值模糊度，以米为单位；为三频载波相位组合观测值多路径误差；为三频载波相位组合观测值噪声。3)根据理论分析的系数，使用1)中的伪距观测值序列进行北斗三频伪距观测值组合。伪距观测值的噪声水平一般为分米级，不同频率伪距观测值噪声水平相当，故通过以下式子求得三频伪距观测值组合系数：Pc=αPP1+βPP2+γPP3αP+βP+γP=0λ12+αP+λ22βP+λ32γP=0αP2+βP2+γP2=1αP>0;]]>上式中，Pc为北斗三频伪距组合观测值；P1、P2、P3对应为B1、B2、B3伪距观测值，单位为米；αP、βP、γP对应为B1、B2、B3频率伪距观测值组合系数。上式中的第二式为“无几何距离”约束条件，第三式为“消电离层误差”约束条件，第四式为使组合观测值的噪声等于B1频率上观测值的噪声所施加的约束条件，第五式为使组合系数具有唯一性所施加的约束条件。根据上面四个约束条件，解线性方程组得(αP，βP，γP)＝(0.1834，0.5973，-0.7807)，则北斗三频伪距观测值组合具体形式为：Pc=0.1834P1+0.5973P2-0.7807P3=dB/Pc+dmuit/Pc+ϵPc;]]>上式中，为组合伪距观测硬件延迟偏差；为三频伪距组合观测值多路径误差；为三频伪距组合观测值噪声。4)根据2)中理论分析得到的系数对1)的北斗三频载波相位观测值进行载波相位周跳探测与标记。具体周跳探测公式表示为：△Nc(k)＝Lc(k)-Lc(k-1)上式中，△Nc(k)为周跳检测量；k表示观测历元(时刻)；Lc(k)、Lc(k-1)为第k历元与k-1两相邻历元利用2)中系数获取的三频载波相位观测值；为周跳判断阈值；为B1频率上的载波相位观测值精度，设为2毫米；若第k历元△Nc大于则认为该历元出现周跳，并对该历元进行标记。5)基于2)和3)中求解的系数获取北斗三频载波相位组合和伪距观测值组合序列。组合载波观测值序列中包含组合模糊度值，在未发生周跳情况下，模糊度项本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种北斗接收机非差观测值噪声评估方法，其特征在于，包括以下步骤：1)读取观测值文件的北斗卫星导航系统观测数据，获取B1、B2、B3三个频率的载波相位观测值和伪距观测值；2)通过理论分析，利用步骤1)中的载波相位观测值求取B1、B2、B3三个频率的载波相位观测值组合序列；利用步骤1)中的伪距观测值，求取B1、B2、B3三个频率的伪距观测值组合序列；3)通过2)中理论分析获得的三频载波相位系数对步骤1)中的载波相位观测值进行周跳探测与标记；4)利用所述载波相位观测值组合序列和伪距观测值组合序列分别获得B1、B2、B3各个频率上的载波相位和伪距观测值噪声。

【技术特征摘要】
1.一种北斗接收机非差观测值噪声评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)读取观测值文件的北斗卫星导航系统观测数据，获取B1、B2、B3三个频率的载波相
位观测值和伪距观测值；
2)通过理论分析，利用步骤1)中的载波相位观测值求取B1、B2、B3三个频率的载波相
位观测值组合序列；利用步骤1)中的伪距观测值，求取B1、B2、B3三个频率的伪距观测
值组合序列；
3)通过2)中理论分析获得的三频载波相位系数对步骤1)中的载波相位观测值进行周跳
探测与标记；
4)利用所述载波相位观测值组合序列和伪距观测值组合序列分别获得B1、B2、B3各个
频率上的载波相位和伪距观测值噪声。
2.根据权利要求1所述的北斗接收机非差观测值噪声评估方法，其特征在于，所述步骤1)
中，B1、B2、B3三个频率的载波相位观测值和伪距观测值P的观测方程表示为如下形
式：
；
                                 ；
Pi=ρ+c(dt-dT)+dorb+dtrop-μidion+dB/Pi+dmult/Pi+ϵPi]]>其中，下标i代表频率标识，i＝1、2、3，分别对应B1、B2、B3频率；Li为第i频率
上的载波相位观测值，以米为单位；λi为第i频率的载波波长；为原始观测值文件中第
i频率的载波相位观测值，单位为周；ρ为卫星至北斗接收机距离，单位为米；c为真空光
速；dt为北斗接收机钟差；dT为卫星钟差；dorb为卫星轨道误差；dtrop为对流层误差；μi为第i频率的电离层误差系数且μi＝f12/fi2；f1为B1载波频率；fi为第i频率上的载波
频率；dion为B1频率的电离层延迟误差；Ni为第i频率载波相位模糊度，以周为单位；为第i频率载波相位硬件延迟偏差；为第i频率载波相位观测多路径误差；为第
i频率载波相位观测值噪声；Pi为原始观测值文件中第i频率伪距观测值，单位为米；为第i频率伪距硬件延迟偏差；为第i频率伪距观测多路径误差；为第i频率伪
距观测值噪声。由于载波相位硬件延迟偏差与模糊度参数无法分离，因此该偏差项在下面
的论述过程中未单独列出。
3.根据权利要求2所述的北斗接收机非差观测值噪声评估方法，其特征在于，B1、B2、
B3三个频率的载波相位观测值组合序列为：
其中，Nc为B1、B2、B3三个频率组合观测值模糊度，以米为单位；为B1、B2、
B3三个频率载波相位组合观测值多路径误差；为B1、B2、B3三个频率载波...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡昌盛，何畅，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43