一种卫星精密定轨方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种卫星精密定轨方法及装置，所述方法包括：获取地面接收机确定的导航卫星的第一观测数据和低轨卫星接收机确定的所述导航卫星的第二观测数据；确定所述地面接收机的第一观测方程和所述低轨卫星接收机的第二观测方程；根据所述第一观测数据和所述第二观测数据，解算所述第一观测方程和所述第二观测方程，从而确定所述导航卫星的轨道位置。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星精密定轨方法及装置
本专利技术涉及卫星导航技术，尤其涉及一种卫星精密定轨方法及装置。
技术介绍
卫星导航定位系统(GNSS)能够提供全球范围内实时的定位服务，并在世界各国的许多行业中得到了广泛的应用。目前标准的GNSS定位技术精度大约为5-10米。对于精度要求更高的应用，通常需要使用精密定位的方法。用户通过接收导航卫星发送的导航信号，并以导航卫星作为动态己知点，利用伪距等观测信息实时地测定运动载体的在航位置和速度，进而完成导航。实时获取精确的卫星轨道，是实现精密卫星导航定位的关键技术。目前，为提高导航精度，卫星导航系统还可以包括卫星导航增强系统主要分为星基增强系统(SBAS)和地基增强系统(GBAS)两大类。星基增强系统如美国的广域增强系统(WAAS)、俄罗斯的差分校正和监测系统(SDCM)等，地基增强系统如美国的局域增强系统(LAAS)等。使用增强系统之后，卫星静态定位精度可以达到厘米级，动态精度可以达到米级(车道级)。目前，卫星轨道的确定方法主要包括3种：地面监测站定轨、星上自主定轨和事后精密定轨。目前，GNSS系统，包括GPS，GLONASS，BDS等都使用少数的地面跟踪站实现轨道全弧段观测，然后计算和预报卫星轨道，上注到导航卫星。地基增强通过提供差分修正信号，可达到提高卫星导航精度的目的；优化后的定位精度可以从毫米级至亚米级不等。基于连续运行的永久参考站，解算出的修正数包括区域信号(类似CORS信号)和广域差分信号(类似SBAS)，播发方式包括移动网络/UHF电台/同步卫星等。基于地基增强系统播发非差综合改正信息的方式改正流动站处相应误差，从而达到模糊度参数与位置参数的快速分离，可在几个历元内固定模糊度参数，实现实时的差分定位，如RTK等，具有高精度、高实时性等优势，目前地基增强系统中的精密定位的方法有差分定位方法和精密单点定位方法。其中，差分定位方法包括局域差分方法和广域差分方法。广域差分方法和精密单点定位都需要通过地面监测网的数据计算出各自精密的信号偏差，精密轨道等，然后在用户端使用这些精密轨道和钟差精细改正来提高定位精度。局域差分方法主要是将参考站的观测数据和坐标直接播放给用户，在用户端通过观测值差分的方式消除各自误差的影响，实现高精度相对定位。但是，广域差分方法缺乏精密电离层模型支持，需要20-30分钟收敛才能获得厘米级的定位结果；局域差分方法中，需要用户接收机与参考站之间的距离在一定范围内，对地基监测网络布站密度要求较高。SBAS(Satellite-BasedAugmentationSystem)星基增强系统，通过地球静止轨道(GEO)卫星搭载卫星导航增强信号转发器，可以向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进，从而成为各航天大国竞相发展的手段。星上自主定轨是依靠星上的GNSS接收机或惯性测量单元进行轨道确定，其中，基于GNSS观测值的星上自主定轨方法能提供实时自主连续的卫星轨道，但是，由于受GNSS导航卫星广播星历的轨道误差和钟差的影响，基于GNSS观测值的星上自主定轨通常只能获得数米量级的定轨精度。为获得高精度的定轨，星基增强卫星主要分布在GEO轨道，分为面向民航等用户的广域差分完好性增强与面向测绘等高精度用户的广域精密定位增强，具备广域覆盖的特点，但是目前的广域精密定位技术收敛时间长，难以形成面实时性要求较高的PNT应用，需要解决其收敛时间较慢的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种卫星精密定轨方法及装置，用于有效提高精密定轨的收敛时间。本专利技术实施例提供一种卫星精密定轨方法，该方法包括：获取地面接收机确定的导航卫星的第一观测数据和低轨卫星接收机确定的所述导航卫星的第二观测数据；确定所述地面接收机的第一观测方程和所述低轨卫星接收机的第二观测方程；根据所述第一观测数据和所述第二观测数据，解算所述第一观测方程和所述第二观测方程，从而确定所述导航卫星的轨道位置。一种可能的实现方式，所述第二观测数据包括载波相位观测数据；所述第二观测数据通过以下方式获得，包括：低轨卫星接收机若确定所述低轨卫星接收机的载波跟踪环路的跟踪状态为锁定状态，则根据测量精度确定所述载波跟踪环路的滤波器组合；将获得的导航卫星的信号输入至所述载波跟踪环路的滤波器组合，并将输出的载波相位数据作为所述第二观测数据中的载波相位观测数据。一种可能的实现方式，所述第一观测方程为：YGROUNDi＝FGB(XBDi,Xoi,ti)+ξBDi；其中,YGROUNDi为在ti时刻的第一观测数据；FGB表示地面接收机在ti时刻的观测函数；XBDi为导航卫星的轨道位置；Xoi表示第一观测方程中的观测模型的参数；ξGROUNDi为所述第一观测数据的观测误差；所述第二观测方程为：YLEOi＝FLB(XBDi,XLEOi,XOi,ti)+ξLEOi；其中,YLEOi为在ti时刻的第二观测数据；FLB为低轨卫星接收机在ti时刻的观测函数；XBDi为导航卫星的轨道位置；XLEOi为低轨卫星的轨道位置；XOi为第二观测方程中的观测模型的参数；ξLEOi为所述第二观测数据的观测误差。一种可能的实现方式，所述第一观测数据和所述第二观测数据均为双频观测数据；所述确定所述地面接收机的第一观测方程和所述低轨卫星接收机的第二观测方程，包括：根据双频观测数据，消除所述第一观测方程和所述第二观测方程中的电离层延迟误差，得到消除后的第一观测方程和第二观测方程。一种可能的实现方式，所述第一观测方程中的观测函数包括伪距观测函数和载波相位观测函数；所述第二观测方程中的观测函数包括伪距观测函数和载波相位观测函数；所述第一观测方程的伪距观测函数为：所述第二观测方程的伪距观测函数为：所述第一观测方程的载波相位观测函数为：所述第二观测方程的载波相位观测函数为：其中：λlc为无电离层组合相位波长，p表示导航卫星；为导航卫星与地面接收机的几何距离；为导航卫星与地面接收机的几何距离；为第一观测方程中的整周模糊度和为第二观测方程中的整周模糊度；dtBD,i为地面接收机钟差，dtLEO,i为低轨卫星接收机钟差；dtip为卫星钟差；为地面与导航卫星间的对流层延迟，为低轨卫星接收机与导航卫星间的对流层延迟；为多路径效应、为多路径效应；为地面与导航卫星的多路径效应；为低轨卫星与导航卫星的多路径效应。本专利技术实施例提供一种卫星精密定轨装置，该方法包括：收发单元，用于获取地面接收机确定的导航卫星的第一观测数据和低轨卫星接收机确定的所述导航卫星的第二观测数据；处理单元，用于确定所述地面接收机的第一观测方程和所述低轨卫星接收机的第二观测方程；根据所述第一观测数据和所述第二观测数据，解算所述第一观测方程和所述第二观测方程，从而确定所述导航卫星的轨道位置。一种可能的实现方式，所述处理单元，用于若确定所述低轨卫星接收机的载波跟踪环路的跟踪状态为锁定状态，则根据测量精度确定所述载波跟踪环路的滤波器组合；将获得的导航卫星的信号输入至所述载波跟踪环路的滤波器组合，并将输出的载波相位数据作为所述第二观测数据中的载波相位观测数据。一种可能的实现方式，所述第一观测方程为：YGROUNDi＝FGB(XBDi,Xoi,ti)+ξBDi；其中,YGROUND本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星精密定轨方法，其特征在于，该方法包括：获取地面接收机确定的导航卫星的第一观测数据和低轨卫星接收机确定的所述导航卫星的第二观测数据；确定所述地面接收机的第一观测方程和所述低轨卫星接收机的第二观测方程；根据所述第一观测数据和所述第二观测数据，解算所述第一观测方程和所述第二观测方程，从而确定所述导航卫星的轨道位置。

【技术特征摘要】
1.一种卫星精密定轨方法，其特征在于，该方法包括：获取地面接收机确定的导航卫星的第一观测数据和低轨卫星接收机确定的所述导航卫星的第二观测数据；确定所述地面接收机的第一观测方程和所述低轨卫星接收机的第二观测方程；根据所述第一观测数据和所述第二观测数据，解算所述第一观测方程和所述第二观测方程，从而确定所述导航卫星的轨道位置。2.如权利要求1所述的卫星定轨方法，其特征在于，所述第二观测数据包括载波相位观测数据；所述第二观测数据通过以下方式获得，包括：低轨卫星接收机若确定所述低轨卫星接收机的载波跟踪环路的跟踪状态为锁定状态，则根据测量精度确定所述载波跟踪环路的滤波器组合；将获得的导航卫星的信号输入至所述载波跟踪环路的滤波器组合，并将输出的载波相位数据作为所述第二观测数据中的载波相位观测数据。3.如权利要求1所述的卫星定轨方法，其特征在于，所述第一观测方程为：YGROUNDi＝FGB(XBDi,Xoi,ti)+ξBDi；其中,YGROUNDi为在ti时刻的第一观测数据；FGB表示地面接收机在ti时刻的观测函数；XBDi为导航卫星的轨道位置；Xoi表示第一观测方程中的观测模型的参数；ξGROUNDi为所述第一观测数据的观测误差；所述第二观测方程为：YLEOi＝FLB(XBDi,XLEOi,XOi,ti)+ξLEOi；其中,YLEOi为在ti时刻的第二观测数据；FLB为低轨卫星接收机在ti时刻的观测函数；XBDi为导航卫星的轨道位置；XLEOi为低轨卫星的轨道位置；XOi为第二观测方程中的观测模型的参数；ξLEOi为所述第二观测数据的观测误差。4.如权利要求3所述的卫星定轨方法，其特征在于，所述第一观测数据和所述第二观测数据均为双频观测数据；所述确定所述地面接收机的第一观测方程和所述低轨卫星接收机的第二观测方程，包括：根据双频观测数据，消除所述第一观测方程和所述第二观测方程中的电离层延迟误差，得到消除后的第一观测方程和第二观测方程。5.如权利要求3所述的卫星定轨方法，其特征在于，所述第一观测方程中的观测函数包括伪距观测函数和载波相位观测函数；所述第二观测方程中的观测函数包括伪距观测函数和载波相位观测函数；所述第一观测方程的伪距观测函数为：所述第二观测方程的伪距观测函数为：所述第一观测方程的载波相位观测函数为：所述第二观测方程的载波相位观测函数为：其中：λlc为无电离层组合相位波长，p表示导航卫星；为导航卫星与地面接收机的几何距离；为导航卫星与地面接收机的几何距离；为第一观测方程中的整周模糊度和为第二观测方程中的整周模糊度；dtBD,i为地面接收机钟差，dtLEO,i为低轨卫星接收机钟差；dtip为卫星钟差；为地面与导航卫星间的对流层延迟，为低轨卫星接收机与导航卫星间的对流层延迟；为多路径效应、为多路径效应；为地面与导航卫星的多路径效应；为低轨卫星与导航卫星的多路径效应；c为真空中的光速。6.一种卫星精密定轨装置，其特征在于，该方法包括：收发单元，用于获取地面接收机确定的导航卫星的第一观测数据和低轨卫星接收机确定的所述导...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欢，
申请(专利权)人：上海海积信息科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31