一种伪距相位综合广域差分改正值的求解方法技术

本发明专利技术提供一种伪距相位综合广域差分改正值的获取方法，包括：1，根据逐历元的伪距观测值解算卫星等效钟差改正初值；2，利用相邻历元间的相位差分数据解算卫星等效钟差改正值的变化量；3，采用最小二乘法，根据逐历元的卫星等效钟差改正初值和相邻历元间的卫星等效钟差改正值的变化量解算卫星等效钟差改正值；4，根据逐历元的伪距观测值解算逐个历元的卫星轨道改正初值；5，根据相邻历元间的相位差分数据解算卫星轨道改正值的变化量；6，采用最小二乘法，根据逐历元的卫星轨道改正初值和相邻历元间的卫星轨道改正值的变化量解算卫星轨道改正值。本发明专利技术可以获得高精度的卫星等效钟差改正值和卫星轨道改正值，从而提高GNSS的定位精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及差分
，尤其涉及一种伪距相位综合广域差分改正值的求解方 法。
技术介绍
全球导航卫星定位系统（Global Navigation Satellite System, GNSS)，是指采 用导航卫星发射的电磁波对地球上的物体进行定位、导航与授时的系统。用户利用接收机 测得与这些卫星之间的距离后，再加上大气延迟和钟差等各改正项，即可采用距离交会的 方法求得接收机的位置。为了提高GNSS系统实时定位的精度，发展了广域差分GNSS技术， 其基本思想是对GNSS的卫星轨道误差、卫星钟差及电离层延迟等主要误差源加以区分，并 单独对每一个误差源分别加以"模型化"，计算其误差修正值，然后将计算出的每一误差源 的数值通过卫星链路广播给用户，以对用户GNSS接收机的观测值误差加以改正，达到削弱 这些误差源从而改善用户定位精度的目的。 测站接收机通常能够接收伪距观测值和相位观测值，但相位观测值包含了模糊 度，通常在实时逐个历元处理模式下，模糊度的连续处理存在较长的收敛时间，而且在出现 数据中断或者周跳的情况下，需要重新收敛。考虑到以上相位数据处理的复杂性，目前我国 区域卫星导航系统采用的是仅基于伪距观测值求取卫星等效钟差的广域差分算法，该算法 的基本思想如下：对若干位置已知的接收机伪距观测数据进行各项公共误差改正后，由改 正后的伪距观测量与测站与卫星距离的理论值之差组成等效钟差观测量。具体算法如下： 由于在不考虑轨道误差时，任意测站对一颗卫星在频率i的伪距观测方程为： 在式（1)中，伪距观测值；P为星地理论距离，X sat表示卫星的三维坐标；c 为光速；下标i为频点标识；dt_，dtsat分别为测站钟差和卫星钟差，其中测站钟差dt _为 未知数，其与等效钟差改正值一起求得，卫星钟差dtsat通过广播星历求得；b lfb，btgd分别为 测站和卫星在i频点的伪距的硬件延迟偏差参数，均通过DCB文件获得山为电离层延迟 改正函数，可利用双频观测数据组合消除；m和ZTD分别为对流层投影函数和天顶对流层 延迟量，均可通过已知的模型获得；?表示伪距噪声和多路径误差之和，可通过CNMC(Code Noise and Multipath Correction，伪距噪声和多路径修正）算法进行修正。在上式中，卫 星伪距硬件延迟频间偏差参数btgd的残余误差会被吸收到卫星等效钟差中，而测站伪距硬 件延迟频间偏差参数b lfb的残余误差会被吸收到测站钟差参数中。在解算卫星等效钟差改 正值(3〇^114时，可采用双频无电离层组合观测值，固定测站精确坐标和一个参考站钟，然后 通过式（1)即可实时获取等效钟差c 〇hlk。 然而，上述模型建立在忽略轨道误差在地面监测站投影差异的基础之上，考虑到 目前广播星历米级的轨道精度，轨道法向以及切向的误差在不同视线方向影响较大，因而 对于更高精度的广域差分定位需求，还需要在广域差分中考虑轨道误差的投影差异。此外， 由于前述计算等效钟差改正值的模型基于观测站的伪距观测值实现，因此改正值的解算精 度会直接受到伪距测量噪声的影响。虽然可以采用CNMC算法减小多径对伪距测量的影响， 但是该算法的有效性很大程度上依赖于相位数据的连续性，当相位观测出现新的模糊度 时，CNMC则需要重新收敛，导致一段时间内等效钟差解算精度降低。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种伪距相位综合广域差分改正值的求解 方法，以在伪距观测和相位观测的基础上获得高精度的卫星等效钟差改正值和卫星轨道改 正值，从而提高GNSS的定位精度。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案： 一种伪距相位综合广域差分改正值的获取方法，用于获取高精度的卫星等效钟差 改正值和卫星轨道改正值，包括以下步骤： 步骤1，进行伪距观测以测量卫星的逐个历元的伪距观测值，并根据各所述伪距观 测值解算逐个历元的卫星等效钟差改正初值； 步骤2,进行相位观测以测量卫星的逐个历元的相位观测值，并对相邻历元的相位 观测值进行差分运算以得到相邻历元间的相位差分数据，然后利用各所述相位差分数据解 算相邻历元间的卫星等效钟差改正值的变化量； 步骤3,采用最小二乘法，根据所述步骤1得到的逐个历元的所述卫星等效钟差改 正初值和所述步骤2得到的相邻历元间的所述卫星等效钟差改正值的变化量解算所述卫 星等效钟差改正值； 步骤4,根据所述步骤1中得到的逐个历元的所述伪距观测值解算逐个历元的卫 星轨道改正初值； 步骤5,根据所述步骤2中得到的相邻历元间的所述相位差分数据解算相邻历元 间的卫星轨道改正值的变化量；以及 步骤6,采用最小二乘法，根据所述步骤4得到的逐个历元的所述卫星轨道改正初 值和所述步骤5得到的相邻历元间的所述卫星轨道改正值的变化量解算所述卫星轨道改 正值。 进一步地，所述步骤3包括： 步骤31，假设待测的第i个历元的所述卫星等效钟差改正值为<，第i-Ι个历元 的所述卫星等效钟差改正值为Ifal，并假设所述步骤1中得到的第i个历元的所述卫星等效 钟差改正初值为Xq，所述步骤2中得到的第i个历元与第i-Ι个历元间的所述卫星等效钟 差改正值的变化量为xW - ，则有： 在式⑷中，Vy表示毛与Xy的残差，在式（5)中，v_，i表示 的残差； 步骤32,将式（4)和式（5)分别转换为法方程的形式，得到式（6)和（7): 在式（6)中，E表示单位阵，在式（7)中，C表示式（5)对应的系数阵，为： 其中，η表示历元数量，P。和巧表示伪距观测和相位观测的分块权矩阵，且有： 以及步骤33,联合式（6)和（7)，解算逐个历元的所述卫星等效钟差改正值表& 进一步地，所述步骤6包括： 步骤61，假设待测的第i个历元的所述卫星轨道改正值为琴，第i-Ι个历元的所 述卫星轨道改正值为，并假设所述步骤4中得到的第i个历元的所述卫星轨道改正初值 为X' u，所述步骤5中得到的第i个历元与第i-Ι个历元间的所述卫星轨道改正值的变化 在式（13)中，ν'。表示^与x'y的残差，在式（14)中，表示与 xW -xW1的残差； 步骤62,将式（13)和式（14)分别转换为法方程的形式，得到式（15)和（16): 在式（15)中，E表示单位阵，在式（16)中，C表示式（14)对应的系数阵，为： 其中，η表示历元数量，P。和&表示伪距观测值和相位观测的分块权矩阵，且有： 以及步骤63,联合式（15)和（16)，解算逐个历元的所述卫星轨道改正值尤。 与现有技术仅采用伪距观测值解算卫星等效钟差改正值的算法相比，本专利技术利用 相位和伪距观测值综合的方法同时解算等效钟差改正值和卫星轨道改正值，从而带来以下 优点： 1)考虑到目前广播星历轨道法向以及切向的误差在不同测站视线方向投影差异 影响较大，本专利技术计算卫星等效钟差改正值后又计算了卫星轨道改正值，从而消除了这一 影响； 2)现有技术仅采用伪距观测数据计算改正值，解算精度直接受到伪距测量噪声的 影响，而本专利技术综合了相位数据对改正值进行约束，能够提高改正值的测量精度； 3)利用相邻历元间的相位差分数据消去了模糊度的解算，算法较为简便，容易实 现，与CNMC算法相比，不需要依赖于长时间的相位数据积累，通过几个历元的数据便本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伪距相位综合广域差分改正值的获取方法，用于获取高精度的卫星等效钟差改正值和卫星轨道改正值，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，进行伪距观测以测量卫星的逐个历元的伪距观测值，并根据各所述伪距观测值解算逐个历元的卫星等效钟差改正初值；步骤2，进行相位观测以测量卫星的逐个历元的相位观测值，并对相邻历元的相位观测值进行差分运算以得到相邻历元间的相位差分数据，然后利用各所述相位差分数据解算相邻历元间的卫星等效钟差改正值的变化量；步骤3，采用最小二乘法，根据所述步骤1得到的逐个历元的所述卫星等效钟差改正初值和所述步骤2得到的相邻历元间的所述卫星等效钟差改正值的变化量解算所述卫星等效钟差改正值；步骤4，根据所述步骤1中得到的逐个历元的所述伪距观测值解算逐个历元的卫星轨道改正初值；步骤5，根据所述步骤2中得到的相邻历元间的所述相位差分数据解算相邻历元间的卫星轨道改正值的变化量；以及步骤6，采用最小二乘法，根据所述步骤4得到的逐个历元的所述卫星轨道改正初值和所述步骤5得到的相邻历元间的所述卫星轨道改正值的变化量解算所述卫星轨道改正值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊平，杨赛男，张益泽，曹月玲，
申请(专利权)人：中国科学院上海天文台，
类型：发明
国别省市：上海;31