一种基于多种导航卫星可互换的导航定位方法技术

本发明专利技术提供了一种基于多种导航卫星可互换的导航定位方法，涉及GNSS卫星导航领域，利用全球跟踪站网所获取的GNSS观测数据，运用多GNSS精密钟差融合解算方法，获取各卫星导航系统在统一基准下钟差产品并进行预推，并播发至用户，实现用户无缝使用各卫星导航系统导航观测数据，从而提高了多GNSS导航系统导航定位的可用性及连续性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术，涉及GNSS卫星导航领域， 适用于使用全球各卫星导航系统实现无缝融合导航定位应用。
技术介绍
随着中国北斗卫星导航系统的建设及欧洲伽利略系统的发展，使卫星导航系统由 GPS和GLONASS的两极竞争态势，转入四大系统相互合作、融合的新局面。可以预计在不久 的将来，全新的GNSS将彻底改变目前GPS主导的单一局面。对一般导航用户而言，通过跟 踪多个导航系统获得冗余卫星，保证导航卫星信号的完好性、连续性及稳健性，从而提高导 航定位性能。 目前，空间在轨正常运行的导航卫星已达近百颗。出于各自战略角度，各卫星导航 系统均在各自维持的时间、空间基准框架下进行运行维护，且各卫星导航系统播发的广播 产品格式不统一。因此对导航用户而言，各导航系统相互独立，无法充分高效利用空间导航 卫星资源以提升导航定位服务能力。 导航卫星可互换即导航用户仅利用任意观测到的四颗导航卫星即可实现导航定 位，而不需考虑系统之间差异。GNSS可互换概念的提出，即为解决多GNSS导航卫星融合利 用，避免单卫星导航系统由于自身问题或固有缺陷对用户带来的导航误区。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种基于多种导航卫星 可互换的导航定位方法，以解决多GNSS导航卫星融合互换利用。 本专利技术的技术解决方案是： -种基于多种导航卫星可互换的导航定位方法，包括以下步骤： (1)在全球建立多GNSS观测网络系统，所述多GNSS观测网络系统包括布设于全球 的多个GNSS跟踪站、多个数据中心及多个分析中心；GNSS跟踪站采集多GNSS导航卫星的 观测数据，数据中心汇集存储各GNSS跟踪站采集的观测数据，分析中心从数据中心获取观 测数据并进行分析处理，得到多GNSS导航卫星的超快速轨道产品； 所述超快速轨道产品是指持续24小时的多GNSS导航卫星的轨道数据，且该轨道 数据每6小时更新一次； 所述多GNSS是指全球所有导航系统的总称； ⑵根据所述GNSS跟踪站采集到的多GNSS导航卫星的实时观测数据、步骤⑴中 得到的多GNSS导航卫星的超快速轨道产品以及地球自转参数，选取一个GNSS跟踪站的时 钟作为参考时钟，使用广播钟差作初值，利用多GNSS精密钟差融合解算方法实时解算获得 多GNSS导航卫星在统一时间基准下的精密钟差产品，并对所述精密钟差产品进行短时间 预推； (3)将步骤（2)中预推之后的精密钟差产品播发至用户，用户使用本身原始观测 数据及广播轨道，根据预推之后的精密钟差产品，利用多GNSS可互换方法实现通过任意四 颗或四颗以上的导航卫星进行的导航定位。 步骤（2)所述利用多GNSS精密钟差融合解算方法实时解算获得多GNSS导航卫星 在统一时间基准下的精密钟差产品，具体为： (2. 1)对所述GNSS跟踪站采集到的多GNSS导航卫星的实时观测数据进行预处理， 所述预处理包括周跳探测、粗差探测、删除低高度角； (2. 2)根据预处理之后的实时观测数据、多GNSS导航卫星的超快速轨道产品 以及地球自转参数，通过对误差观测模型进行解算，得到Adt(i，i+1)、Adfai+l)、 Λ dTB (i，i+1)、Δ dTs (i，i+1)及 Δ dtrop (i，i+1)，其中，Δ dt (i，i+1)为接收机钟差相对 于上一历元的变化值，Δ dfai+l)为GPS导航卫星钟差相对于上一历元的变化值， AdTB(i，i+l)为北斗导航卫星钟差相对于上一历元的变化值，AdTs(i，i+l)为除GPS导航 卫星和北斗导航卫星以外的导航卫星的钟差相对于上一历元的变化值，A dtrop(i，i+l)为 GNSS跟踪站的天顶对流层参数相对于上一历元的变化值；i为上一历元，i+Ι为当前历元， i为正整数； 所述误差观测模型为： 其中，c为光速；j、k、l分别代表GNSS跟踪站当前历元观测到的第j颗GPS、第k颗 北斗导航卫星及第1颗除GPS导航卫星和北斗导航卫星以外的其他类型导航卫星；G、B、S分 别表示GPS卫星、北斗导航卫星及除GPS导航卫星和北斗导航卫星以外的其他类型导航卫 星；分别为GNSS跟踪站当前历元观测到的第j颗GPS导航卫星无 电离层组合伪距残差及载波相位残差相对于上一历元的变化值；分别为GNSS跟踪站当前历元观测到的第k颗北斗导航卫星无电离层组合伪距残差及载波 相位残差相对于上一历元的变化值分别为GNSS跟踪站当前历元 观测到的除GPS导航卫星和北斗导航卫星以外的第1颗导航卫星无电离层组合伪距残差 及载波相位残差相对于上一历元的变化值；为GNSS跟踪站当前历元观测到的 第j颗GPS导航卫星到GNSS跟踪站距离相对于上一历元的变化值；ΔΑ((/，/ + i)为GNSS跟 踪站当前历元观测到的第k颗北斗导航卫星到GNSS跟踪站距离相对于上一历元的变化值； Δ/?/+丨）为GNSS跟踪站当前历元观测到的除GPS导航卫星和北斗导航卫星以外的第1 颗导航卫星到GNSS跟踪站距离相对于上一历元的变化值；为GNSS跟踪站当前历元观测到的第j颗GPS导航卫星无电离层组合伪距噪声及载波相位 观测噪声相对于上一历元的变化值；为GNSS跟踪站当前历 元观测到的第k颗北斗导航卫星无电离层组合伪距噪声及载波相位观测噪声相对于上一 历元的变化值；为GNSS跟踪站当前历元观测到的除GPS导 航卫星和北斗导航卫星以外的第1颗导航卫星无电离层组合伪距噪声及载波相位观测噪 声相对于上一历元的变化值；为GNSS跟踪站当前历元观测 到的第j颗GPS导航卫星无电离层组合伪距及载波相位观测值相对于上一历元的变化值；为GNSS跟踪站当前历元观测到的第k颗北斗导航卫星无电离 层组合伪距及载波相位观测值相对于上一历元的变化值；Δ/>Γ》(/,/ + 1)、ΔΖΧ'/'(/,/ + 1)为 GNSS跟踪站当前历元观测到的除GPS导航卫星和北斗导航卫星以外的第1颗导航卫星无电 离层组合伪距及载波相位观测值相对于上一历元的变化值； (2. 3)第一个历元时，将 AdTG(i, i+1)、AdTB(i, i+Ι)和 AdTs(i, i+Ι)分别与作为 初值的广播钟差相加，得到当前历元下多GNSS导航卫星在统一时间基准下的精密钟差产 品dT ; (2. 4)将当前历元的精密钟差产品作为下一历元的初始钟差值，循环下一历元。 步骤（3)所述利用多GNSS可互换方法实现通过任意四颗或四颗以上的导航卫星 进行的导航定位，具体为： (3. 1)根据用户GNSS跟踪站本身原始观测数据、广播轨道以及所述预推之后的精 密钟差产品，确定线性化后的观测方程为： 其中，c为光速，Gm代表第m颗GPS卫星，Bn代表第η颗北斗卫星，Sl代表第1颗 除GPS导航卫星和北斗导航卫星以外的导航卫星，V为残差，（X。，y。，ζ。）为用户GNSS跟踪 站初始坐标，P c用户GNSS跟踪站至观测卫星的距离，dT为所述预推之后的精密钟差产品， dtrop为对流层误差，d dlcin为电离层误差，P为伪距观测当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多种导航卫星可互换的导航定位方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在全球建立多GNSS观测网络系统，所述多GNSS观测网络系统包括布设于全球的多个GNSS跟踪站、多个数据中心及多个分析中心；GNSS跟踪站采集多GNSS导航卫星的观测数据，数据中心汇集存储各GNSS跟踪站采集的观测数据，分析中心从数据中心获取观测数据并进行分析处理，得到多GNSS导航卫星的超快速轨道产品；所述超快速轨道产品是指持续24小时的多GNSS导航卫星的轨道数据，且该轨道数据每6小时更新一次；所述多GNSS是指全球所有导航系统的总称；(2)根据所述GNSS跟踪站采集到的多GNSS导航卫星的实时观测数据、步骤(1)中得到的多GNSS导航卫星的超快速轨道产品以及地球自转参数，选取一个GNSS跟踪站的时钟作为参考时钟，使用广播钟差作初值，利用多GNSS精密钟差融合解算方法实时解算获得多GNSS导航卫星在统一时间基准下的精密钟差产品，并对所述精密钟差产品进行短时间预推；(3)将步骤(2)中预推之后的精密钟差产品播发至用户，用户使用本身原始观测数据及广播轨道，根据预推之后的精密钟差产品，利用多GNSS可互换方法实现通过任意四颗或四颗以上的导航卫星进行的导航定位。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：焦文海，陈良，刘莹，耿长江，
申请(专利权)人：北京跟踪与通信技术研究所，中国航天时代电子公司，
类型：发明
国别省市：北京;11