一种北斗三号精密单点定位参数优化方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种北斗三号精密单点定位参数优化方法和装置，涉及地球观测与导航的技术领域，包括：获取北斗三号卫星发送的目标数据，其中，目标数据包括：北斗三号B2b信号改正信息，卫星观测数据和卫星广播星历数据；利用目标数据，对卫星的位置信息进行修正，得到卫星的目标位置信息；利用最小二乘法则和目标位置信息，对伪距观测方程中的系统偏差进行精化处理，得到目标伪距观测方程；基于目标伪距观测方程和载波相位观测方程，对Kalman滤波的状态参数进行修正，得到Kalman滤波过程中的目标状态参数，解决了现有技术中由于卫星系统中存在多种系统偏差导致卫星的定位和授时不准确的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种北斗三号精密单点定位参数优化方法和装置
本专利技术涉及地球观测与导航的
，尤其是涉及一种北斗三号精密单点定位参数优化方法和装置。
技术介绍
随着北斗三号全球组网卫星的全面建设，将形成基于星基增强、精密单点定位、全球短报文通信、国际搜救服务等一系列特色服务的能力。其中，精密单点定位服务将以其方面、快捷、定位精度高的优势应用于各行各业，北斗三号精密单点定位的特点是使用北斗三号地球静止轨道（GEO）卫星播发北斗三号系统及其他全球导航卫星系统（GNSS）的各种改正信息，然后对相应误差进行修正，为我国及周边地区用户提供更加精确的定位及授时服务。北斗三号地球静止轨道（GEO）卫星将在B2b信号I支路播发关于卫星轨道改正数、卫星钟差改正数、卫星码间偏差等改正信息。受困于接收机类型的多样化，不能播发接收机码间偏差改正信息，如果不对其进行改正，增加系统偏差对定位精度、收敛性的影响，尤其对动态精密单点定位的影响较为显著；并且，考虑到接收机码间偏差是与接收机钟差具有很强相关性的系统偏差，难以将两者进行分离，如果不对其进行处理，将会影响定位、授时精度及收敛速度；目前北斗三号B2b信号精密单点定位中还未有可行的系统偏差处理方法，而普通的单点定位系统偏差处理方法复杂、不易实现。针对上述问题，还未提出有效的解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种北斗三号精密单点定位参数优化方法和装置，以缓解了现有技术中由于卫星系统中存在多种系统偏差导致卫星的定位和授时不准确的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种北斗三号精密单点定位参数优化方法，包括：获取北斗三号卫星发送的目标数据，其中，所述目标数据包括：北斗三号B2b信号改正信息，卫星观测数据和卫星广播星历数据；利用所述目标数据，对所述卫星的位置信息进行修正，得到所述卫星的目标位置信息；利用最小二乘法则和所述目标位置信息，对伪距观测方程中的系统偏差进行精化处理，得到目标伪距观测方程；基于所述目标伪距观测方程和载波相位观测方程，对Kalman滤波的状态参数进行修正，得到Kalman滤波过程中的目标状态参数。进一步地，所述北斗三号B2b信号改正信息包括：卫星轨道改正数、卫星钟差改正数、卫星码间偏差改正数、用户距离精度指数。进一步地，所述用户距离精度指数包括：用户距离精度等级，用户距离精度值；利用所述目标数据，对所述卫星的位置信息进行修正，得到所述卫星的目标位置信息，包括：基于所述用户距离精度指数和第一公式，计算出用户距离精度，其中，所述第一公式为为所述用户距离精度，为所述用户距离精度等级，为所述用户距离精度值；基于所述北斗三号B2b信号改正信息，确定出所述卫星的当前历元卫星轨道改正矢量，其中，所述当前历元卫星轨道改正矢量包括：所述卫星的径向分量信息，所述卫星的切向分量信息和所述卫星的法向分量信息；结合所述当前历元卫星轨道改正矢量、所述卫星广播星历和第二公式，计算出卫星位置改正数，其中，所述第二公式为为所述卫星位置改正数，为所述径向单位矢量，为所述切向单位矢量，为法向单位矢量，，为基于所述卫星广播星历数据计算出的卫星位置信息，为基于所述卫星广播星历数据计算处的卫星速度矢量，为所述当前历元卫星轨道改正矢量；基于所述卫星位置改正数和第三公式，确定出所述卫星的目标位置信息，其中，所述第三公式为为所述卫星的目标位置信息。进一步地，利用最小二乘法则和所述目标位置信息，对伪距观测方程中的系统偏差进行精化处理，得到目标伪距观测方程，包括：构建消电离层伪距观测方程，其中，所述消电离层伪距观测方程为为时间，为基于所述卫星的目标位置信息计算出的时刻时接收机与卫星之间的几何距离，为光速，为时刻时接收机钟差，为基于所述卫星钟差改正数计算出的时刻时卫星钟差；为对流层延迟，为时刻时的包含接收机码间偏差的系统偏差，时刻时的残余观测噪声；对所述消电离层伪距观测方程进行线性化处理，得到线性化后的伪距观测方程，并根据所述线性化后的伪距观测方程计算出伪距观测向量，其中，所述线性化后的伪距观测方程为为所述线性化处理后的伪距观测向量；为观测系数矩阵；为待估参数向量，所述待估参数向量包括：接收机的位置、接收机钟差和对流层参数，为线性化处理后的残余误差；基于最小二乘法则表达式和所述线性化处理后的伪距观测向量，对所述待估参数向量和所述系统偏差进行优化，得到优化后的待估参数向量和优化后的系统偏差，其中，所述最小二乘法则表达式为，所述优化后的时刻时的待估参数向量，所述优化后的接收机码间偏差，为单位矩阵，为观测误差，为观测权值；为系统偏差的权值，为平衡因子。将所述优化后的系统偏差代入所述消电离层伪距观测方程，得到所述目标伪距观测方程，其中，所述目标伪距观测方程为。进一步地，基于所述目标伪距观测方程和载波相位观测方程，对Kalman滤波的状态参数进行修正，得到Kalman滤波过程中的目标状态参数，包括：基于所述目标伪距观测方程和载波相位观测方程，确定出Kalman滤波过程中的目标时刻，其中，所述目标时刻包括：Kalman滤波的初始时刻，Kalman滤波过程中出现周跳的时刻，Kalman滤波过程中出现粗差的时刻；将所述目标时刻所对应的待估参数向量替换为所述目标时刻所对应的优化后的待估参数向量；将所述目标时刻所对应的优化后的待估参数向量确定为所述目标状态参数。第二方面，本专利技术实施例提供了一种北斗三号精密单点定位参数优化装置，包括：获取单元，第一修正单元，精化单元和第二修正单元，其中，所述获取单元，用于获取北斗三号卫星发送的目标数据，其中，所述目标数据包括：北斗三号B2b信号改正信息，卫星观测数据和卫星广播星历数据；所述第一修正单元，用于利用所述目标数据，对所述卫星的位置信息进行修正，得到所述卫星的目标位置信息；所述精化单元用于，利用最小二乘法则和所述目标位置信息，对伪距观测方程中的系统偏差进行精化处理，得到目标伪距观测方程；所述第二修正单元，用于基于所述目标伪距观测方程和载波相位观测方程，对Kalman滤波的状态参数进行修正，得到Kalman滤波过程中的目标状态参数。进一步地，所述北斗三号B2b信号改正信息包括：卫星轨道改正数、卫星钟差改正数、卫星码间偏差改正数、用户距离精度指数，所述用户距离精度指数包括：用户距离精度等级，用户距离精度值；所述第一修正单元用于：利用所述目标数据，对所述卫星的位置信息进行修正，得到所述卫星的目标位置信息，包括：基于所述用户距离精度指数和第一公式，计算出用户距离精度，其中，所述第一公式为为所述用户距离精度，为所述用户距离精度等级，为所述用户距离精度值；基于所述北斗三号B2b信号改正信息，确定出所述卫星的当前历元卫星轨道改正矢量，其中，所述当前历元卫星轨道改正矢量包括：所述卫星的径向分量信息，所述卫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种北斗三号精密单点定位参数优化方法，其特征在于，包括：/n获取北斗三号卫星发送的目标数据，其中，所述目标数据包括：北斗三号B2b信号改正信息，卫星观测数据和卫星广播星历数据；/n利用所述目标数据，对所述卫星的位置信息进行修正，得到所述卫星的目标位置信息；/n利用最小二乘法则和所述目标位置信息，对伪距观测方程中的系统偏差进行精化处理，得到目标伪距观测方程；/n基于所述目标伪距观测方程和载波相位观测方程，对Kalman滤波的状态参数进行修正，得到Kalman滤波过程中的目标状态参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种北斗三号精密单点定位参数优化方法，其特征在于，包括：
获取北斗三号卫星发送的目标数据，其中，所述目标数据包括：北斗三号B2b信号改正信息，卫星观测数据和卫星广播星历数据；
利用所述目标数据，对所述卫星的位置信息进行修正，得到所述卫星的目标位置信息；
利用最小二乘法则和所述目标位置信息，对伪距观测方程中的系统偏差进行精化处理，得到目标伪距观测方程；
基于所述目标伪距观测方程和载波相位观测方程，对Kalman滤波的状态参数进行修正，得到Kalman滤波过程中的目标状态参数。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述北斗三号B2b信号改正信息包括：卫星轨道改正数、卫星钟差改正数、卫星码间偏差改正数、用户距离精度指数。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述用户距离精度指数包括：用户距离精度等级，用户距离精度值；
利用所述目标数据，对所述卫星的位置信息进行修正，得到所述卫星的目标位置信息，包括：
基于所述用户距离精度指数和第一公式，计算出用户距离精度，其中，所述第一公式为，为所述用户距离精度，为所述用户距离精度
等级，为所述用户距离精度值；
基于所述北斗三号B2b信号改正信息，确定出所述卫星的当前历元卫星轨道改正矢量，其中，所述当前历元卫星轨道改正矢量包括：所述卫星的径向分量信息，所述卫星的切向分量信息和所述卫星的法向分量信息；
结合所述当前历元卫星轨道改正矢量、所述卫星广播星历和第二公式，计算出卫星位
置改正数，其中，所述第二公式为，为所述卫星位置改正数，为径向单位矢量，，为切向单位矢量，为法向单位矢量，，为基于所述卫星广播星历数据计算出的卫星位置
信息，为基于所述卫星广播星历数据计算处的卫星速度矢量，为所述当前历元卫
星轨道改正矢量；
基于所述卫星位置改正数，所述用户距离精度和第三公式，确定出所述卫星的目标位
置信息，其中，所述第三公式为，为所述卫星的目标
位置信息。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用最小二乘法则和所述目标位置信息，对伪距观测方程中的系统偏差进行精化处理，得到目标伪距观测方程，包括：
构建消电离层伪距观测方程，其中，所述消电离层伪距观测方程为，为时间，为基于所述卫星的目标位
置信息计算出的时刻时接收机与卫星之间的几何距离，为光速，为时刻时接收机
钟差，为基于所述卫星钟差改正数计算出的时刻时卫星钟差；为对流层延迟，
为时刻时的包含接收机码间偏差的系统偏差，为时刻时的残余观测噪声；
对所述消电离层伪距观测方程进行线性化处理，得到线性化后的伪距观测方程，并根
据所述线性化后的伪距观测方程计算出伪距观测向量，其中，所述线性化后的伪距观测方
程为，为所述线性化处理后的伪距观测向量；为观测系数矩
阵；为待估参数向量，所述待估参数向量包括：接收机的位置、接收机钟差和对流层参数，为线性化处理后的残余误差；
基于最小二乘法则表达式和所述线性化处理后的伪距观测向量，对所述待估参数向量
和所述系统偏差进行优化，得到优化后的待估参数向量和优化后的系统偏差，其中，所述最
小二乘法则表达式为，所述优化后的时刻时的待估参数向量，所述优化后的接收机码间偏差，，，为
单位矩阵，为观测误差，为观测权值；为系统偏差的权值，为平衡因子；
将所述优化后的系统偏差代入所述消电离层伪距观测方程，得到所述目标伪距观测方
程，其中，所述目标伪距观测方程为。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述目标伪距观测方程和载波相位观测方程，对Kalman滤波的状态参数进行修正，得到Kalman滤波过程中的目标状态参数，包括：
基于所述目标伪距观测方程和载波相位观测方程，确定出Kalman滤波过程中的目标时刻，其中，所述目标时刻包括：Kalman滤波的初始时刻，Kalman滤波过程中出现周跳的时刻，Kalman滤波过程中出现粗差的时刻；
将所述目标时刻所对应的待估参数向量替换为所述目标时刻所对应的优化...

【专利技术属性】
技术研发人员：田先才，张龙平，王宇翔，周万振，刘雁雨，董月，王曼曼，张树珍，田伟，
申请(专利权)人：航天宏图信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11