一种不受GLONASS码频间偏差影响的实时精密卫星钟差估计方法技术

本发明专利技术公开了一种不受GLONASS码频间偏差影响的实时精密卫星钟差估计方法，利用GNSS参考站网络进行GPS、GLONASS实时精密卫星钟差估计，通过在函数模型中设置多个独立“时频偏差”参数，吸收参与解算测站接收机的GLONASS码频间偏差，并通过选择参考钟及附加测站ISFB约束条件，实现时频偏差ISFB参数与接收机钟差、GLONASS卫星钟差钟差的有效分离，从而避免不同测站码频间偏差被GLONASS卫星钟差估值吸收所带来的不利影响；与现有技术相比，在不影响GPS实时卫星钟差估值精度的情况下，能明显提高GLONASS实时卫星钟差估值的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种不受GLONASS码频间偏差影响的实时精密卫星钟差估计方法
本专利技术涉及卫星大地测量及导航定位
，尤其涉及一种不受GLONASS码频间偏差影响的实时精密卫星钟差估计方法。
技术介绍
高精度的实时卫星钟差改正是支持实时精密单点定位(Real-TimePrecisePointPositioning,RT-PPP)技术的关键。由于星载原子钟易受频率稳定性、环境温度变化等因素影响，IGS及其分析中心提供的超快速卫星钟差产品在数小时内的预报精度可能下降至数个ns水平，无法满足RT-PPP的要求。一般利用全球或局域跟踪站网络提供的实时非差载波相位和伪距观测值，在固定测站位置和IGS超快星历提供预报轨道的前提下进行卫星钟差的实时估计。基于GPS/GLONASS组合的RT-PPP需同时提供高精度的实时GPS和GLONASS卫星钟差产品。2013年4月1日，IGS正式推出可提供实时卫星轨道和卫星钟差产品的RTS(Real-timeService)服务；该项服务目前正处于测试阶段，且仅能提供实时GPS卫星钟差改正产品。迄今为止，IGS尚未提供官方的GLONASS精密卫星钟差产品，仅有ESOC、IAC、GFZ及NRCan四个分析中心提供事后的精密卫星钟差产品。随着GLONASS系统的逐步恢复，全球GLONASS跟踪站网分布较以往有显著增加，已具备提供实时GLONASS精密卫星钟差产品的基础。与GPS不同，当前的GLONASS系统使用频分多址(frequencydivisionmultipleaccess,FDMA)区分来自不同卫星的信号，由此在接收机内部会产生因通道频率而异的硬件延迟偏差项(inter-channelbias,ICB)，又称为频间偏差(inter-frequnencybias,IFB)。已有研究表明，GLONASS码频间偏差在不同频率通道间的差异可达数米，且与接收机类型、固件版本、天线类型等因素有关。在联合GPS/GLONASS进行卫星钟差估计时，需估计两个接收机钟差项，即GPS接收机钟差和GLONASS接收机钟差；若GPS与GLONASS卫星钟差采用的时间参考基准不同，则还应考虑二者的系统时间偏差。现有技术一般通过引入“系统时差”参数，将GLONASS接收机钟差表达成GPS接收机钟差与系统时差之和的形式。对于GPS接收机码硬件延迟，由于所有GPS卫星信号采用相同固定频率，该延迟将由GPS接收机钟差吸收；对于GLONASS接收机码硬件延迟，码频间偏差因频率不同而存在差异，因而引入的系统时差将仅吸收接收机GLONASS码硬件延迟的公共部分。因此，“系统时差”参数将由三部分组成，即：GPS与GLONASS的系统时间偏差、GLONASS接收机码平均延迟及需扣除的GPS接收机码延迟。显然，现有技术在进行卫星钟差估计函数建模中并未考虑GLONASS码频间偏差的影响；GLONASS码频间偏差一部分会被估计的GLONASS卫星钟差吸收，残余部分将体现在码伪距观测值残差中。在进行卫星钟差估计时，由于相位模糊度参数的存在，高精度的相位观测值仅决定卫星钟差在历元间的精确变化，而伪距观测值对钟差解的主要贡献在于提供所估计钟差的时间参考基准。GPS/GLONASS精密卫星钟差的联合实时估计，一般利用来自全球或区域分布的GNSS参考站网络实时观测数据流；对于每颗GLONASS卫星的钟差估值，在不同历元间所参与求解的测站可能并不相同。现有技术并未考虑GLONASS码伪距观测值中的频间偏差项，这将导致不同参考站码伪距确定的卫星钟差参考基准很难收敛至稳定值。在扣除卫星钟常数偏差后，各参考站码频间偏差的综合影响将会使GLONASS卫星钟差估值出现较大范围的波动，从而导致GLONASS实时卫星钟差估计精度的降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及的缺陷，提供一种不受GLONASS码频间偏差影响的实时精密卫星钟差估计方法。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案:一种不受GLONASS码频间偏差影响的实时精密卫星钟差估计方法，包括以下步骤：步骤1)，获取来自GNSS参考站网络的实时GPS、GLONASS观测数据；步骤2)，对步骤1中获取的GPS、GLONASS观测数据进行实时周跳探测，并对发生周跳的历元进行标记；步骤3)，对步骤1)中获取的每个GNSS参考站的GPS、GLONASS观测数据，分别组成消电离层组合观测值；其中，对于测站r、GPS卫星i组成消电离层组合观测值的计算公式为：式中，G表示GPS系统；分别为GPS卫星i对应的码伪距和载波相位消电离层组合观测值；f1、f2分别表示L1和L2载波的频率；P1G、与Φ1G、分别为测站r相应频率的GPS码伪距和载波相位原始观测值；对于测站r、GLONASS卫星j组成消电离层组合观测值的计算公式为：式中，R表示GLONASS系统，分别为GLONASS卫星j对应的码伪距和载波相位消电离层组合观测值；K表示卫星j所对应的GLONASS频率通道号；fK,1、fK,2分别表示卫星j所对应的GLONASS频率通道K的L1和L2载波频率；P1R、与Φ1R、分别为测站r相应频率的GLONASS码伪距和载波相位原始观测值；步骤4)，对步骤1)中获取的每个GNSS参考站的GPS、GLONASS观测数据，分别建立GPS、GLONASS卫星观测方程，其中将GLONASS接收机码频间偏差参数与系统时差参数进行合并，为每颗观测的GLONASS卫星均设置一个独立时频偏差参数；其中，对于测站r、GPS卫星i，其观测方程表示为：式中，为GPS卫地距；分别为待估的GPS接收机钟差和卫星钟差；为GPS卫星i对应的消电离层相位模糊度；为GPS卫星i对应的对流层斜延迟；δtide为潮汐效应改正；δrel为相对论效应改正；δphw为天线相位缠绕改正；分别为GPS码伪距和载波相位对应的观测噪声；c为真空中光速，λG为GPS消电离层相位观测值所对应的波长；对于测站r、GLONASS卫星j，其观测方程表示为：式中，为GLONASS卫地距；为待估的GLONASS卫星钟差；为GLONASS卫星j对应的消电离层相位模糊度；为GLONASS卫星j对应的对流层斜延迟；为GLONASS卫星j消电离层相位观测值所对应的波长；βj,r为待估的GLONASS卫星j的时频偏差参数，具体表示为：式中，dtSYS为系统时间偏差；为GLONASS接收机码平均延迟偏差；为GPS接收机码延迟偏差；n为在轨GLONASS卫星数量；为GLONASS接收机码频间偏差，具体表示为：式中，分别为GLONASS原始P1和P2伪距观测值对应的接收机码频间偏差；步骤5)，从IGS最新公布的SINEX文件中提取各GNSS参考站位置坐标；从IGS超快星历提供的预报轨道提取当前观测历元的卫星位置坐标；对观测方程中的各项误差源进行建模改正；选定一个配备稳定频标的GNSS参考站，将其接收机钟作为参考钟；步骤6)，将所有参与解算GNSS参考站的GPS/GLONASS卫星观测方程线性化，并表示成矩阵形式；步骤7)，引入附加约束条件，即假定每个测站所有待估“时频偏差”之和为0；步骤8)，采用扩展卡尔曼滤波方法进行参数估计；其中，对标记为发生周跳的历元，将模糊度参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不受GLONASS码频间偏差影响的实时精密卫星钟差估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，获取来自GNSS参考站网络的实时GPS、GLONASS观测数据；步骤2)，对步骤1中获取的GPS、GLONASS观测数据进行实时周跳探测，并对发生周跳的历元进行标记；步骤3)，对步骤1)中获取的每个GNSS参考站的GPS、GLONASS观测数据，分别组成消电离层组合观测值；步骤4)，对步骤1)中获取的每个GNSS参考站的GPS、GLONASS观测数据，分别建立GPS、GLONASS卫星观测方程，其中将GLONASS接收机码频间偏差参数与系统时差参数进行合并，为每颗观测的GLONASS卫星均设置一个独立时频偏差参数；步骤5)，从IGS最新公布的SINEX文件中提取各GNSS参考站位置坐标；从IGS超快星历提供的预报轨道提取当前观测历元的卫星位置坐标；对观测方程中的各项误差源进行建模改正；选定一个配备稳定频标的GNSS参考站，将其接收机钟作为参考钟；步骤6)，将所有参与解算GNSS参考站的GPS/GLONASS卫星观测方程线性化，并表示成矩阵形式；步骤7)，引入附加约束条件，即假定每个测站所有待估“时频偏差”之和为0；步骤8)，采用扩展卡尔曼滤波方法进行参数估计；其中，对标记为发生周跳的历元，将模糊度参数重置后再进行扩展卡尔曼滤波估计；步骤9)，输出实时卫星钟差结果。...

【技术特征摘要】
1.一种不受GLONASS码频间偏差影响的实时精密卫星钟差估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，获取来自GNSS参考站网络的实时GPS、GLONASS观测数据；步骤2)，对步骤1中获取的GPS、GLONASS观测数据进行实时周跳探测，并对发生周跳的历元进行标记；步骤3)，对步骤1)中获取的每个GNSS参考站的GPS、GLONASS观测数据，分别组成消电离层组合观测值；其中，对于测站r、GPS卫星i组成消电离层组合观测值的计算公式为：式中，G表示GPS系统；分别为GPS卫星i对应的码伪距和载波相位消电离层组合观测值；f1、f2分别表示L1和L2载波的频率；P1G、与Φ1G、分别为测站r相应频率的GPS码伪距和载波相位原始观测值；对于测站r、GLONASS卫星j组成消电离层组合观测值的计算公式为：式中，R表示GLONASS系统，分别为GLONASS卫星j对应的码伪距和载波相位消电离层组合观测值；K表示卫星j所对应的GLONASS频率通道号；fK,1、fK,2分别表示卫星j所对应的GLONASS频率通道K的L1和L2载波频率；P1R、与Φ1R、分别为测站r相应频率的GLONASS码伪距和载波相位原始观测值；步骤4)，对步骤1)中获取的每个GNSS参考站的GPS、GLONASS观测数据，分别建立GPS、GLONASS卫星观测方程，其中将GLONASS接收机码频间偏差参数与系统时差参数进行合并，为每颗观测的GLONASS卫星均设置一个独立时频偏差参数；其中，对于测站r、GPS卫星i，其观测方程表示为：式中，为GPS卫地距；分别为待估的GPS接收机钟差和卫星钟差；为GPS卫星i对应的消电离层相位模糊度；为GPS卫星i对应的对流层斜延迟；δtide为潮汐效应改正；δrel为相对论效应改正；δphw为天线相位缠绕改正；分别为GPS码伪距和载波相位对应的观测噪声；c为真空中光速，λG为GPS消电离层相位观测值所对应的波长；对于测站r、GLONASS卫星j，其观测方程表示为：式中，为GLONASS卫地距；为待估的GLONASS卫星钟差；为GLONASS卫星j对应的消电离层相位模糊度；为GLONASS卫星j对应的对流层斜延迟；为GLONASS卫星j消电离层相位观测值所对应的波长；βj,r为待估的GLONASS卫星j的时频偏差参数，具体表示为：式中，dtSYS为系统时间偏差；为GLONASS接收机码平均延迟偏差；为GPS接收机码延迟偏差；n为在轨GLONASS卫星数量；为GLONASS接收机码频间偏差，具体表示为：式中，分别为GLONASS原始P1和P2伪距观测值对应的接收机码频间偏差；步骤5)，从IGS最新公布的SINEX文件中提取各GNSS参考站位置坐标；从IGS超快星历提供的预报轨道提取当前观测历元的卫星位置坐标；对观测方程中的各项误差源进行建模改正；选定一个配备稳定频标的GNSS参考站，将其接收机钟作为参考钟；步骤6)，将所有参与解算GNSS参考站的GPS/GLONASS卫星观测方程线性化，并表示成矩阵形式；步骤7)，引入附加约束条件，即假定每个测站所有待估“时频偏差”之和为0；步骤8)，采用扩展卡尔曼滤波方法进行参数估计；其中，对标...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志强，郑德华，岳东杰，黄张裕，曹奇，王海，陈尚登，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32