一种顾及广播星历误差的多模GNSS异步RTK定位方法技术

本发明专利技术公开了一种顾及广播星历误差的多模GNSS异步RTK定位方法，首先参考精密星历和精密钟差评定异步RTK模型中每颗卫星的广播星历轨道误差和钟差误差在通信延迟时间内变化的统计值；然后，将这些统计值作为附加产品添加到RTCM差分信号格式文件中，播发给RTK终端设备；其次，用户在接收到广播星历轨道误差和钟差在通信延迟时间变化的统计值后，结合终端RTK定位时的差分数据龄期(通信延迟)优化计算每颗卫星的随机模型误差，然后再利用双差观测值模型进行多模GNSS异步RTK定位解算，从而提高终端RTK的定位效果。

【技术实现步骤摘要】
一种顾及广播星历误差的多模GNSS异步RTK定位方法
本专利技术属于GNSS导航定位
，特别涉及一种顾及广播星历误差的多模GNSS异步RTK定位方法。
技术介绍
实时动态差分(RTK)技术是实时高精度全球卫星导航定位系统(GNSS)应用中使用最为广泛的厘米级定位技术，RTK终端一般是通过无线网络接入高精度GNSS服务产品/基准站数据。在实际应用中不可避免会发生通信延迟或中断的情况，当基准站数据发生延迟时，为了获得流动站当前时刻的位置，终端必须使用基准站的历史观测值，此时，基准站和流动站的数据是异步的，称为异步RTK。RTK终端一般是基于广播星历，异步双差观测值中的广播星历轨道和钟差误差难以消除，RTK定位效果会随着通信延迟的增长而显著下降。GNSS系统已经从80年代的单GPS发展为如今的GPS/GLONASS/BDS/Galileo四大卫星导航定位系统。在进行异步RTK定位时，由于不同系统轨道类型和卫星钟特性的差异，不同广播星历误差在同样的通信延迟时间内会呈现明显的差异，因此采用多模GNSS异步RTK定位时需考虑不同卫星广播星历误差差异的影响。
技术实现思路
针对上述问题，本文提出一种顾及广播星历误差的多模GNSS异步RTK定位方法，通过评定GPS/GLONASS/BDS/Galileo卫星的广播星历误差在通信延迟时间的变化优化多模GNSS异步RTK定位的随机模型，提高多模GNSS异步RTK的定位精度及可靠性。本专利技术首先参考精密星历和精密钟差评定异步RTK模型中每颗卫星的广播星历轨道误差和钟差误差在通信延迟时间内变化的统计值；然后，将这些统计值作为附加产品添加到RTCM差分信号格式文件中，播发给RTK终端设备；其次，用户在接收到广播星历轨道误差和钟差在通信延迟时间变化的统计值后，结合终端RTK定位时的差分数据龄期(通信延迟)优化计算每颗卫星的随机模型误差，然后再利用双差观测值模型进行多模GNSS异步RTK定位解算，从而提高终端RTK的定位效果。本专利技术的具体技术方案如下：一种顾及广播星历误差的多模GNSS异步RTK定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：参考精密星历和精密钟差，评定不同卫星的广播星历误差在通信延迟时间内变化的统计值，并将这些值发送给用户；其中时刻ti某卫星广播星历轨道和钟差误差在通信延迟dt时间内的变化值计算公式如下：式中Δr(ti)、Δa(ti)、Δc(ti)分别表示广播星历轨道在时刻ti的径向、切向和法向误差，Δclk(ti)表示卫星钟差在时刻ti的误差，Δr(ti+dt)、Δa(ti+dt)、Δc(ti+dt)分别表示广播星历轨道在时刻ti+dt的径向、切向和法向误差，Δclk(ti+dt)表示卫星钟差在时刻ti+dt的误差，其中广播星历的轨道和钟差误差是以精密星历为参考计算的；Δr(ti,ti+dt)、Δa(ti,ti+dt)、Δc(ti,ti+dt)和Δclk(ti,ti+dt)分别表示广播星历轨道径向、切向、法向以及卫星钟差误差从时刻ti到时刻ti+dt的变化值；卫星的广播星历轨道误差和钟差误差在通信延迟时间内变化的RMS统计值可用以下公式计算：其中N表示采样点的总个数；σr(dt)、σa(dt)、σc(dt)、σclk(dt)分别表示广播星历轨道径向、切向、法向以及卫星钟差误差在dt通信延迟时间内变化的RMS统计结果；步骤2：将步骤1评定的GPS/GLONASS/BDS/Galileo每颗卫星在特定通信延迟时间的广播星历轨道误差以及钟差误差变化的统计值进行编码，并作为附加产品添加到RTCM格式文件中，播发给用户端；步骤3：用户端根据接收到的广播星历轨道或者钟差误差在给定通信延迟时间内的变化统计值计算优化后的异步RTK随机模型中卫星观测值的先验误差是接收机端观测值的噪声，根据卫星高度角确定；是指空间信号测距误差；ωr、ωa、ωc分别表示轨道径向、切向、法向误差在卫星测距信号方向的投影系数；步骤4：异步RTK参数估计，在步骤3确定了异步RTK定位的随机模型后，结合函数模型y＝Aa+Bb+ε(5)用卡尔曼滤波或者序贯最小二乘估计模糊度、坐标参数；其中a是双差模糊度参数向量，b是坐标等实参数向量；A、B是与之对应的系数矩阵；y是多模GNSS卫星的双差观测值向量，包括载波相位和伪距和观测值，ε是随机噪声向量；步骤5：RTK固定解更新，在求解出模糊度浮点向量后固定双差模糊度，然后利用条件最小二乘/卡尔曼滤波更新即可得到RTK的固定解坐标。上述顾及广播星历误差的多模GNSS异步RTK定位方法中，步骤2中将和通信延迟时间相关的广播星历轨道和钟差误差作为附加产品添加到RTCM格式文件中，将GPS，GLONASS，BDS，Galileo等系统所有卫星的广播星历轨道径向、切向和法向误差和卫星钟差误差在指定通信延迟时间内变化的统计值编码后发送给用户。本专利技术的有益技术效果如下：本专利技术给出了一种GNSS异步RTK模型中与通信延迟相关的广播星历轨道和钟差误差的评估方法，定量计算GPS/GLONASS/BDS/Galileo卫星的广播星历误差在特定通信延迟时间变化的统计值并播发给用户，通过充分考虑不同GNSS卫星广播星历误差变化的差异性，为异步RTK定位模型多模GNSS卫星观测值分配更为合理的权重，进而降低广播星历误差变化较大的卫星对异步RTK的定位不良影响，克服了GNSSRTK定位在通信短时中断/延迟等情况下定位精度低、可靠性差的问题。附图说明图1为本专利技术实施例的流程图。图2为本专利技术GNSS卫星广播星历轨道径向误差随通信延迟时间变化的统计结果。图3为本专利技术GNSS卫星广播星历钟差误差随通延迟信时间变化的统计结果。图4为本专利技术不同时间段GNSS卫星广播星历误差在15秒延迟时间内变化的统计结果。图5为本专利技术多模GNSS异步RTK随机模型优化前和优化后的比对效果说明图。具体实施方式以下结合附图和实施例详细说明本专利技术技术方案。参见图1，实施例的各步骤具体实现如下：一、计算广播星历误差在通信延迟时间内变化的统计值对于同步观测值，基准站和流动站对应的卫星发射时刻非常接近，由于广播星历轨道误差和钟差误差具有较强的时间相关性，因而站间做差后广播星历轨道误差和钟差误差基本可以消除；然而对于异步观测值，基准站和流动站对应的卫星发射时刻相差较大，站间做差后广播星历误差难以消除，此外不同系统不同卫星的广播星历误差在同样的通信延迟时间内的变化可能存在明显差异。通过参考精密星历和精密钟差，可以评定不同卫星的广播星历误差在通信延迟时间内变化的统计值，并将这些值发送给用户。需要说明的，不同时段的广播星历误差在给定通信延迟时间内的变化统计值具有一致性，因此，我们无需实时计算异步RTK模型的广播星历误差，当卫星更新或者广播星历出现异常时不定期更新与通信延迟时间相关的广播星历误差即可。某本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种顾及广播星历误差的多模GNSS异步RTK定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：参考精密星历和精密钟差，评定不同卫星的广播星历误差在通信延迟时间内变化的统计值，并将这些值发送给用户；其中时刻t

【技术特征摘要】
1.一种顾及广播星历误差的多模GNSS异步RTK定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：参考精密星历和精密钟差，评定不同卫星的广播星历误差在通信延迟时间内变化的统计值，并将这些值发送给用户；其中时刻ti某卫星广播星历轨道和钟差误差在通信延迟dt时间内的变化值计算公式如下：



式中Δr(ti)、Δa(ti)、Δc(ti)分别表示广播星历轨道在时刻ti的径向、切向和法向误差，Δclk(ti)表示卫星钟差在时刻ti的误差，Δr(ti+dt)、Δa(ti+dt)、Δc(ti+dt)分别表示广播星历轨道在时刻ti+dt的径向、切向和法向误差，Δclk(ti+dt)表示卫星钟差在时刻ti+dt的误差，其中广播星历的轨道和钟差误差是以精密星历为参考计算的；
Δr(ti,ti+dt)、Δa(ti,ti+dt)、Δc(ti,ti+dt)和Δclk(ti,ti+dt)分别表示广播星历轨道径向、切向、法向以及卫星钟差误差从时刻ti到时刻ti+dt的变化值；卫星的广播星历轨道误差和钟差误差在通信延迟时间内变化的RMS统计值可用以下公式计算：



其中N表示采样点的总个数；σr(dt)、σa(dt)、σc(dt)、σclk(dt)分别表示广播星历轨道径向、切向、法向以及卫星钟差误差在dt通信延迟时间内变化的RMS统计结果；
步骤2：将步骤1评定的GPS/GLONASS/BDS/Galileo每颗卫星在特定通信延迟时间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒宝，王利，黄观文，王乐，张勤，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61