一种顾及硬件频间差的卫星导航定位误差修正方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种顾及硬件频间差的卫星导航定位误差修正方法和装置，包括获取双频伪距测量值计算参数；根据双频伪距测量值计算参数计算得到第一频率卫星信号下和第二频率卫星信号下的伪距测量值，根据第一频率卫星信号下和第二频率卫星信号下的伪距测量值得到双频伪距测量值差值；获取双频载波相位，根据双频载波相位平滑双频伪距测量值差值得到载波平滑的伪距测量值，将载波平滑的伪距测量值替换双频伪距测量值差值得到电离层模型方程；根据预设的多项式模型模拟局部天顶方向的总电子含量，利用最小二乘技术拟合电离层模型方程得到频间偏差值。以高精度的双频载波相位测量值平滑双频伪距测量值差值，有效修正定位误差，提高定位精度。提高定位精度。提高定位精度。

【技术实现步骤摘要】
一种顾及硬件频间差的卫星导航定位误差修正方法和装置


[0001]本专利技术属于卫星导航接收机设备领域，特别是涉及一种顾及硬件频间差的卫星导航定位误差修正方法和装置。

技术介绍

[0002]卫星信号传播过程中，要经过大气电离层，产生延迟影响，这种影响相对于其它如钟差、对流层延迟、多径影响、轨道误差等误差影响较大（最大可达45m），是导航定位系统中主要误差，所以如何校正卫星信号经过电离层产生的延迟，是解决定位精度的重要问题之一。
[0003]利用电离层的色散效应通过双频改正来消除电离层延迟通常可以获得很好的效果，在最不利的情况下残余误差也只有几个厘米（即不考虑频间偏差，由于折射率的近似而引起的方法本身误差），所以这种方法在长距离高精度GPS定位中被广泛应用。然而对于广域差分GPS（WADGPS）和广域增强系统（WAAS）来讲，由于多数用户使用的是单频接收机，故无法被广泛应用。而实际上广大单频接收机用户主要使用电离层模型进行延迟改正，为了方便用户使用，WAAS不再向用户提供电离层模型延迟改正模型，而是直接向用户提供电离层格网点（IGP）上调制在L1载波上的测距码的天顶方向电离层延迟改正数及其精度估算值。
[0004]卫星信号传播中，频率间延迟偏差是不同频点信号通过不同硬件时的延迟不同造成的，包括星、地设备频率间偏差（IFB：Inter Frequency Bias）两部分，而频间偏差和电离层延迟模拟性具有互相耦合的关系，需要利用最小二乘技术，通过一定量数据拟合和，从而分离出精确频间偏差和电离层延迟量。一旦频间偏差得到确定，就可以解算出卫星硬件延迟值和用户接收机硬件延迟值，从而为WAAS系统中单频接收机用户提供较好的数据信息，提高定位精度。
[0005]综上所述，计算频间偏差的目的，一是为了准确测量信号的电离层延迟量，向WAAS用户提供电离层格网点上天顶方向电离层延迟改正数，二是为了能够利用解算出来的频间偏差值，为非广域差分用户系统提供卫星硬件延迟值，提高用户定位精度。

技术实现思路

[0006]针对以上技术问题，本专利技术提供一种提高定位精度的顾及硬件频间差的卫星导航定位误差修正方法和装置。
[0007]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种顾及硬件频间差的卫星导航定位误差修正方法，方法包括以下步骤：步骤S100：获取双频伪距测量值计算参数，其中，双频伪距测量值计算参数包括光速、测量噪声影响值、卫星与接收机间真实几何距离、接收机时钟与系统时钟之间的偏移、卫星时钟与系统时钟之间的偏移、第一频率卫星信号经过电离层产生的延迟值、第二频率卫星信号经过电离层产生的延迟值、第一频率卫星信号和第二频率卫星信号经过对流层产生的延迟值、卫星运行轨道模型与卫星真实运行轨道之间的误差、第一频率卫星信号和第
二频率卫星信号由于多径传播影响而产生的误差、第一频率卫星信号下的卫星硬件的延迟值、第二频率卫星信号下的卫星硬件的延迟值、第一频率卫星信号下的接收机硬件的延迟值和第二频率下的接收机硬件的延迟值；步骤S200：根据双频伪距测量值计算参数计算得到第一频率卫星信号下的伪距测量值和第二频率卫星信号下的伪距测量值，根据第一频率卫星信号下的伪距测量值和第二频率卫星信号下的伪距测量值得到双频伪距测量值差值；步骤S300：获取双频载波相位，根据双频载波相位平滑双频伪距测量值差值得到载波平滑的伪距测量值，将载波平滑的伪距测量值替换双频伪距测量值差值得到电离层模型方程；步骤S400：根据预设的多项式模型模拟局部天顶方向的总电子含量，利用最小二乘技术拟合电离层模型方程得到频间偏差值。
[0008]优选地，步骤S200中根据双频伪距测量值计算参数计算得到第一频率卫星信号下的伪距测量值和第二频率卫星信号下的伪距测量值，具体为：的伪距测量值和第二频率卫星信号下的伪距测量值，具体为：其中，表示第一频率卫星信号下的实际测量的卫星i与接收机j间伪距值，表示第二频率卫星信号下的实际测量的卫星i与接收机j间伪距值，表示卫星i与接收机j间真实几何距离，c表示光速，表示接收机时钟与系统时钟之间的偏移，表示卫星时钟与系统时钟之间的偏移，表示第一频率卫星信号经过电离层产生的延迟值，表示第二频率卫星信号经过电离层产生的延迟值，表示第一频率卫星信号和第二频率卫星信号经过对流层产生的延迟值，表示卫星运行轨道模型与卫星真实运行轨道之间的误差，表示第一频率卫星信号和第二频率卫星信号由于多径传播影响而产生的误差，表示第一频率卫星信号下的卫星硬件的延迟值，表示第二频率卫星信号下的卫星硬件的延迟值，表示第一频率卫星信号下的接收机硬件的延迟值，表示第二频率下的接收机硬件的延迟值，表示测量噪声影响值。
[0009]优选地，步骤S200中根据第一频率卫星信号下的伪距测量值和第二频率卫星信号下的伪距测量值得到双频伪距测量值差值，具体为：
定义频率间硬件延迟偏差，则上式变为根据预设的电离层延迟与载波频率之间的函数关系，将所述第一频率卫星信号经过电离层产生的延迟值和所述第二频率卫星信号经过电离层产生的延迟值表示为：过电离层产生的延迟值和所述第二频率卫星信号经过电离层产生的延迟值表示为：其中，与分别为两个频点的载波频率，TEC表示信号传播途径上的、横截面为的管状通道空间里所包含的电子数总量，经过整理后可得：令，将其代入双频伪距差值方程式，得到。
[0010]优选地，步骤S300包括：步骤S310：获取预设的第一频率的载波相位测量值和预设的第二频率的载波相位测量值；步骤S320：根据预设的第一频率的载波相位测量值和预设的第二频率的载波相位测量值得到载波相位测量值差值，利用载波相位测量值差值采用加权平均法的递推公式平滑双频伪距测量值差值得到载波平滑的伪距测量值；步骤S330：将载波平滑的伪距测量值替换双频伪距测量值差值得到电离层模型方程。
[0011]优选地，步骤S320具体为：其中，表示t历元时刻的载波平滑的伪距测量值，表示t历元时刻的双频伪距测量值差值，表示t历元时刻的载波相位测量值差值，，，表示第一频率的载波相位测量值，表示第二频率的载波相位测
量值，表示第一频率卫星信号下的伪距测量值，表示第二频率卫星信号下的伪距测量值。
[0012]优选地，步骤S330具体为：。
[0013]优选地，步骤S400具体为：（1）根据预设的多项式模型模拟局部天顶方向的总电子含量，具体为：其中，，为接收机与卫星连线和电离层球壳交点的经度，为接收机与卫星连线和电离层球壳交点的纬度，为观测期间的平均值，为观测期间的平均值，表示预设的多项式模型未知系数；（2）利用最小二乘技术拟合得到所述预设的多项式模型未知系数值，根据VTEC与TEC的关系式：可得其中，，R为地球半径，A为卫星仰角，h为电离层球壳模型的高度，将电离层模型方程写成矩阵形式：其中，其中，（3）根据上式拟合得到频间偏差值。
[0014]一种顾及硬件频间差的卫星导航定位误差修正装置，包括：参数获取模块，用于获取双频伪距测量值计算参数，其中，双频伪距测量值计算参数包括光速、测量噪声影响值、卫星与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种顾及硬件频间差的卫星导航定位误差修正方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S100：获取双频伪距测量值计算参数，其中，所述双频伪距测量值计算参数包括光速、测量噪声影响值、卫星与接收机间真实几何距离、接收机时钟与系统时钟之间的偏移、卫星时钟与系统时钟之间的偏移、第一频率卫星信号经过电离层产生的延迟值、第二频率卫星信号经过电离层产生的延迟值、第一频率卫星信号和第二频率卫星信号经过对流层产生的延迟值、卫星运行轨道模型与卫星真实运行轨道之间的误差、第一频率卫星信号和第二频率卫星信号由于多径传播影响而产生的误差、第一频率卫星信号下的卫星硬件的延迟值、第二频率卫星信号下的卫星硬件的延迟值、第一频率卫星信号下的接收机硬件的延迟值和第二频率卫星信号下的接收机硬件的延迟值；步骤S200：根据所述双频伪距测量值计算参数计算得到第一频率卫星信号下的伪距测量值和第二频率卫星信号下的伪距测量值，根据所述第一频率卫星信号下的伪距测量值和第二频率卫星信号下的伪距测量值得到双频伪距测量值差值；步骤S300：获取双频载波相位，根据所述双频载波相位平滑所述双频伪距测量值差值得到载波平滑的伪距测量值，将所述载波平滑的伪距测量值替换所述双频伪距测量值差值得到电离层模型方程；步骤S400：根据预设的多项式模型模拟局部天顶方向的总电子含量，利用最小二乘技术拟合所述电离层模型方程得到频间偏差值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S200中根据所述双频伪距测量值计算参数计算得到第一频率卫星信号下的伪距测量值和第二频率卫星信号下的伪距测量值，具体为：体为：其中，表示第一频率卫星信号下的实际测量的卫星i与接收机j间伪距值，表示第二频率卫星信号下的实际测量的卫星i与接收机j间伪距值，表示卫星i与接收机j间真实几何距离，c表示光速，表示接收机时钟与系统时钟之间的偏移，表示卫星时钟与系统时钟之间的偏移，表示第一频率卫星信号经过电离层产生的延迟值，表示第二频率卫星信号经过电离层产生的延迟值，表示第一频率卫星信号和第二频率卫星信号经过对流层产生的延迟值，表示卫星运行轨道模型与卫星真实运行轨道之间的误差，表示第一频率卫星信号和第二频率卫星信号由于多径传播影响而产生的误差，表示第一频率卫星信号下的卫星硬件的延迟值，表示第二频率卫
星信号下的卫星硬件的延迟值，表示第一频率卫星信号下的接收机硬件的延迟值，表示第二频率下的接收机硬件的延迟值，表示测量噪声影响值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S200中根据所述第一频率卫星信号下的伪距测量值和所述第二频率卫星信号下的伪距测量值得到双频伪距测量值差值，具体为：定义频率间硬件延迟偏差，则上式变为根据预设的电离层延迟与载波频率之间的函数关系，将所述第一频率卫星信号经过电离层产生的延迟值和所述第二频率卫星信号经过电离层产生的延迟值表示为：离层产生的延迟值和所述第二频率卫星信号经过电离层产生的延迟值表示为：其中，与分别为两个频点的载波频率，TEC表示信号传播途径上的、横截面为的管状通道空间里所包含的电子数总量，经过整理后可得：令，将其代入双频伪距差值方程式，得到。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S300包括：步骤S310：获取预设的第一频率的载波相位测量值和预设的第二频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鹏，仝海波，冯璐，黄雅静，陈雨莺，肖学美，颜锦辉，刘威，
申请(专利权)人：长沙学院，
类型：发明
国别省市：