一种基于精密单点定位的多星座联合列车定位方法技术

本发明专利技术提供了一种基于精密单点定位的多星座联合列车定位方法。该方法包括：从列车上的GNSS接收机中获取卫星原始观测数据文件，得到卫星观测值，包括伪距、载波相位和伪距率；根据IGS发布的实时超快速精密星历中的数据插值计算得到所需卫星历元数据，该历元数据包括卫星位置和钟差；对卫星观测值进行电离层延迟、对流层延迟和相对论效应误差补偿，对卫星历元数据进行地球自转误差校正和卫星天线相位中心校正；将每个历元误差补偿后的组合观测值和卫星历元数据到输入多星座条件下的列车精密单点定位模型，通过卡尔曼滤波算法求解模型，得到列车位置信息。本发明专利技术由多星座条件下的精密单点定位方法获取列车运行位置，可用于列车轨迹实时和后处理分析。

【技术实现步骤摘要】
一种基于精密单点定位的多星座联合列车定位方法
本专利技术涉及列车定位
，尤其涉及一种基于精密单点定位的多星座联合列车定位方法。
技术介绍
精密单点定位(PrecisePointPositioning,PPP)是采用国际GNSS服务组织(InternationalGNSSServices，IGS)免费公开提供的精密星历和钟差，对信号从卫星至接收机遇到的各种误差进行模型搭建与校正，利用载波相位观测值实现单机绝对定位的方法。和差分定位相比，PPP只需单台双频GNSS接收机，在全球范围内的静态精度就能达到毫米级到厘米级、动态精度达到厘米级到分米级。在铁路应用方面，PPP比起传统差分定位，可使基于GNSS的列车定位系统不再依赖参考基站，节约铁路建设维护成本，而且制约PPP技术在列车动态定位方面发展的实时性问题也已在IGS超快速星历和实时数据流产品的发布后有了解决的方向。另外，利用北斗、GPS等多卫星星座提供的多频观测信息可减弱对单一星座的依赖,降低电磁干扰、电离层闪烁等因素导致的定位精度下降或信号中断风险。目前，现有技术中的单星座定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于精密单点定位的多星座联合列车定位方法，其特征在于，包括：/n从列车上的GNSS接收机中获取卫星原始观测数据文件，得到卫星观测值，该卫星观测值包括伪距、载波相位和伪距率；/n根据IGS发布的实时超快速精密星历中的数据插值计算得到所需卫星历元数据，该历元数据包括卫星位置和钟差；/n对所述卫星观测值进行电离层延迟、对流层延迟和相对论效应误差补偿，对所述卫星历元数据进行地球自转误差校正和卫星天线相位中心校正；/n将每个历元误差补偿后的组合观测值和卫星历元数据到输入多星座条件下的列车精密单点定位模型，通过卡尔曼滤波算法求解所述多星座条件下的列车精密单点定位模型，得到列车位置信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于精密单点定位的多星座联合列车定位方法，其特征在于，包括：
从列车上的GNSS接收机中获取卫星原始观测数据文件，得到卫星观测值，该卫星观测值包括伪距、载波相位和伪距率；
根据IGS发布的实时超快速精密星历中的数据插值计算得到所需卫星历元数据，该历元数据包括卫星位置和钟差；
对所述卫星观测值进行电离层延迟、对流层延迟和相对论效应误差补偿，对所述卫星历元数据进行地球自转误差校正和卫星天线相位中心校正；
将每个历元误差补偿后的组合观测值和卫星历元数据到输入多星座条件下的列车精密单点定位模型，通过卡尔曼滤波算法求解所述多星座条件下的列车精密单点定位模型，得到列车位置信息。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的从列车上的GNSS接收机中获取卫星原始观测数据文件，得到载波相位和伪距率观测值，包括：
在列车在途行驶中，从放置在列车上的GNSS接收机中获取卫星原始观测数据文件，从卫星原始观测数据文件中得到卫星观测值，该组合观测值中包括卫星的伪距、载波相位和伪距率观测值。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据IGS发布的实时超快速精密星历中的数据插值计算得到所需历元的卫星位置和钟差，包括：
对IGS发布的实时超快速精密星历中的数据进行插值计算，得到卫星的历元数据，该历元数据包括卫星位置和钟差。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的对所述卫星观测值进行电离层延迟、对流层延迟和相对论效应误差补偿，对所述卫星历元数据进行地球自转误差校正和卫星天线相位中心校正，包括：
用双频信号构成消除电离层组合，消除GNSS信号经过大气中的电离层的延迟误差，得到消电离层组合观测值为：



其中，f1、f2为GNSS信号频率，A1、A2分别为频率f1和f2的接收机观测值，A3为消电离层组合观测值；
通过误差模型消除GNSS信号经过大气中的对流层延迟中的干分量延迟，至于湿分量延迟则将其作为未知量在卡尔曼滤波中进行估计计算；
相对论效应的产生源于卫星与接收机在所受重力和速度上的不同，需要被用户校正的部分为：



其中，rela是卫星和接收机的相对论效应，r是卫星位置，v是卫星速度，c是光速；
地球的自转现象的存在导致GNSS信号到达接收机时的卫星坐标与信号发射时刻的卫星坐标相比发生了变化，引起的距离改正为：
Δρ＝ω/c·[YS(XR-XS)-XS(YR-YS)]
其中Δρ为距离校正值，(XS,YS,ZS)为卫星坐标值,(XR,YR,ZR)为地面接收机的坐标值；
通过IGS提供的ANTEX格式文件对精密星历中给出的卫星质心位置进行校正得到卫星天线相位中心位置；
在精密单点定位中，载波相位和伪距率观测方程表示为：






其中，上标S表示GPS或BDS卫星导航系统，ΦS,i表示接收机载波相位测量值，DS,i表示接收机伪距率测量值，ρS,i、表示接收机到卫星i的真实距离和伪距率，分别表示卫星i信号的电离层延迟和延迟变化率，分别表示卫星i信号的对流层延迟和对流层变化率，c表示光速，dtS,i、分别表示卫星i的钟差和钟漂，dtr、分别表示接收机钟差和钟漂，NS,i表示卫星i的模糊度，λ表示载波相位的波长...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜维，刘梦杨，蔡伯根，王剑，上官伟，刘江，陆德彪，柴琳果，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11