一种用于载波相位单差时间传递的精确模糊度固定方法技术

本发明专利技术属于卫星导航高精度时频传递技术领域，提出了一种用于载波相位单差时间传递的精确模糊度固定方法，首先基于时间主站和用户站的卫星观测数据，建立双差数学模型进行解算，获得双差模糊度的浮点解和对应的方差阵，并进行双差模糊度固定，其次基于双差模糊度固定解获得的基线解，选定参考卫星，通过伪距单差解算接收机钟差，并估计该颗卫星站间单差模糊度的基准值，进而反算出所有卫星的站间单差模糊度，再后将反算出的单差模糊度代入到站间单差载波相位观测方程，求解载波相位钟差参数，得到伪距和载波相位钟差的时延偏差，并对其时延进行补偿，最后通过宽巷模糊度检测和聚类法确定时间传递基准，实现基于载波相位单差的精准时间传递。的精准时间传递。的精准时间传递。

【技术实现步骤摘要】
一种用于载波相位单差时间传递的精确模糊度固定方法


[0001]本专利技术属于卫星导航高精度时频传递
，具体涉及一种用于载波相位单差时间传递的精确模糊度固定方法。

技术介绍

[0002]基于卫星导航系统的时间传递方法因连续性好、成本低、全天候等特点成为高精度时间传递的重要手段之一，共视法(CV)作为一种经典的站间单差时间传递方法，是一种基于伪距观测的时间传递手段，而基于载波相位观测的卫星时间传递方法主要有基于非差的精密单点定位法(PPP)和载波相位单差法(SD)，由于载波相位观测精度比伪距观测提高两个量级，因此基于载波相位观测值的时间传递技术成为当前的主流技术。
[0003]相对于PPP时间传递，利用载波相位单差法存在三个优势，一是采用差分模式，观测值中很多误差可以进行高效处理，无需复杂的误差模型修正；二是在短距离基线场景下，载波相位单差法不需要实时精密星历，更加方便实时应用；三是载波相位单差法相比PPP方法，可实现快速时频传递，在动态场景下更灵活。
[0004]但实现上述时频传递性能的前提是实现单差模糊度固定，不同于双差模糊度，单差模糊度受接收机端信号时延偏差的影响，难以精确固定，在时频终端启动时或者信号中断恢复时，单差模糊度一旦固定出错，至少导致超过0.5纳秒的偏差，极大的限制了载波相位单差方法在高精度时频传递的应用，如何充分利用卫星导航多频点观测信息，实现精确的单差模糊度固定，对高精度时频传递、推广北斗高精度时频创新应用具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于载波相位单差时间传递的精确模糊度固定方法，以解决现有技术中的问题，为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种用于载波相位单差时间传递的精确模糊度固定方法，包括如下步骤：
[0007]数据输入时，卫星观测模型采用伪距与载波相位观测方程，如公式(1)(2)所示：
[0008][0009][0010]其中，i代表接收机，s代表卫星，代表卫星到接收机的伪距观测值，代表载波相位观测值的测距，代表卫星到接收机的载波相位观测值，λ代表载波波长，代表卫星到接收机的几何距离，c代表光速，
[0011]i
代表接收机钟差，δt
s
代表卫星钟差，代表对流层延迟，代表电离层延迟，代表整周模糊度，d
i
代表接收机内部时间延迟，代表伪距观测噪声，代表载波相位观测噪声；
[0012]当A和B两接收机采用同一频率伪距和载波相位观测同一颗卫星时，将A接收机和B
接收机的伪距和载波相位观测方程做差，得到伪距和载波相位单差观测方程，如公式(3)和公式(4)所示：
[0013][0014][0015]利用伪距单差观测方程(3)进行时间传递，当A、B在短基线时，确定接收机内部硬件时延，得到接收机两接收机伪距相对钟差δt
A
‑
t
B
，单差载波相位观测方程公式(4)中固定单差模糊度在进行载波相位单差时频传递时，利用已求得的伪距钟差代入公式(4)并在一段历元内做平均，求得参考星的单差模糊度，再通过已知的双差模糊度，恢复出其他卫星的单差模糊度，如下公式所示：
[0016][0017]其中为参考星单差模糊度，为其他卫星单差模糊度，为其他卫星相对于参考卫星的双差模糊度，将得到的单差模糊度带回到公式(4)得到接收机A、B之间的载波相位相对钟差；
[0018]将公式(3)计算得到的钟差Δt
P
和公式(4)计算得到的钟差Δt
L
做差，得到伪距和载波相位钟差的时延偏差Δt
e
，将Δt
e
对一段固定历元长度内求平均得到根据所得的转成模糊度带入方程(4)补偿其时延；
[0019]补偿该时延，进而准确实现高精度时间传递。
[0020]进一步的，当A、B两接收机观测两颗不同的卫星s、t时，得到两个单差观测方程，将两个单差观测方程再做差得到双差伪距和载波相位观测方程，如公式(5)和公式(6)所示：
[0021][0022][0023]进一步的，利用伪距单差观测方程(3)进行时间传递之前，将两个频点的伪距观测方程公式(1)和载波相位观测方程公式(2)按如下公式进行组合：
[0024]P
IF
＝P1+P2(7)
[0025]L
IF
＝L1+L2(8)
[0026]其中组合后得到载波相位的无电离层组合观测方程：
[0027][0028]其中为无电离层组合载波相位观测方程的实数模糊度，其表达式为：
[0029][0030]其中，N1‑
N2称为宽巷模糊度，记为N
w
。
[0031]进一步的，对于宽巷模糊度N
w
，采用Melbourne
‑
Wubeena组合的方法求解：
[0032][0033]进一步的，利用伪距单差观测方程(3)进行时间传递时，当A、B在中长基线时，采用精密星历的方法，并结合双频无电离层组合的方式，消除电离层延迟误差。
[0034]进一步的，利用载波相位观测方程进行解算时，将双差模糊度N
ij
变换为任意两卫星s
i
和s
j
之间的双差模糊度矩阵：
[0035][0036]双差模糊度N
ij
代表其他卫星s
i
相对于参考星s
j
的双差模糊度，对于该矩阵，对于每一列相对于卫星s
j
的双差模糊度做出如下判决：
[0037]当该列半数以上卫星的双差模糊度发生跳变，且跳变周数相同时，程序判定是s
j
卫星的发生了周跳，此时将s
j
卫星的单差模糊度补偿相应的周跳数；
[0038]当该列一半以下卫星双差模糊度发生跳变或一半以上的卫星发生跳变且跳变周数不相同时，则判定其他卫星发生跳变，从而剔除相应的卫星；
[0039]重复上述步骤，对矩阵每一列进行遍历。
[0040]进一步的，对于时延补偿前后，通过公式(4)计算参与解算的各颗卫星的δt
AB
＝t
A
‑
t
B
，并通过聚类方法确定参考站与用户站间时间传递的时延。
[0041]本专利技术具有以下有益效果：
[0042](1)本专利技术具有良好的可用性：考虑了由伪距观测值确定单差模糊度精度低、可靠性差对高精度时间传递的影响，提出了用于载波相位单差时间传递的精准单差模糊度固定方法，消除了单差模糊度固定的误差对时间传递乃至授时的影响；
[0043](2)实时性：本方法可以在接收机进行实时站间钟差的准确估计，并且能实时反映出终端相比时间参考的时差结果；
[0044](3)可扩展性强：本方法可以满足静态、动态场景下的高精度时频传递；在引入实时精密卫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于载波相位单差时间传递的精确模糊度固定方法，其特征在于，包括如下步骤：数据输入时，卫星观测模型采用伪距与载波相位观测方程，如公式(1)(2)所示：数据输入时，卫星观测模型采用伪距与载波相位观测方程，如公式(1)(2)所示：其中，i代表接收机，s代表卫星，代表卫星到接收机的伪距观测值，代表载波相位观测值的测距，代表卫星到接收机的载波相位观测值，λ代表载波波长，代表卫星到接收机的几何距离，c代表光速，vt
i
代表接收机钟差，δt
s
代表卫星钟差，代表对流层延迟，代表电离层延迟，代表整周模糊度，d
i
代表接收机内部时间延迟，代表伪距观测噪声，代表载波相位观测噪声；当A和B两接收机采用同一频率伪距和载波相位观测同一颗卫星时，将A接收机和B接收机的伪距和载波相位观测方程做差，得到伪距和载波相位单差观测方程，如公式(3)和公式(4)所示：(4)所示：利用伪距单差观测方程(3)进行时间传递，当A、B在短基线时，确定接收机内部硬件时延，得到接收机两接收机伪距相对钟差δt
A
‑
t
B
，单差载波相位观测方程公式(4)中固定单差模糊度在进行载波相位单差时频传递时，利用已求得的伪距钟差代入公式(4)并在一段历元内做平均，求得参考星的单差模糊度，再通过已知的双差模糊度，恢复出其他卫星的单差模糊度，如下公式所示：其中为参考星单差模糊度，为其他卫星单差模糊度，为其他卫星相对于参考卫星的双差模糊度，将得到的单差模糊度带回到公式(4)得到接收机A、B之间的载波相位相对钟差；将公式(3)计算得到的钟差Δt
P
和公式(4)计算得到的钟差Δt
L
做差，得到伪距和载波相位钟差的时延偏差Δt
e
，将Δt
e
对一段固定历元长度内求平均得到根据所得的转成模糊度带入方程(4)补偿其时延；补偿该时延，进而准确实现高精度时间传递。2.根据权利要求1所述的一种用于载波相位单差时间传递的精确模糊度固定方法，其特征在于，当A、B两接收机观测两颗不同的卫星s、t时，得到两个单差观测方程，将两个单差观测方程再做差得到双差伪距和载波相位观测方程，如公式(5)和公式(6)所示：观测方程再做差得到双差伪距和载波相位观测方程，如公式(5)和公式(6)所示：
3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：施闯，宋伟，郑福，王浩源，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：