【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星导航定位数据处理，尤其涉及一种多系统基准站接收机精密脱敏算法。
技术介绍
1、近年来，我国各省市区域bds/gnss地基增强系统蓬勃发展，bds/gnss基准站网已基本覆盖了我国大部分国土面积。由于bds/gnss基准站原始观测数据与接收机物理位置存在密切的对应关系，只要获取三个及以上基准站精确坐标，就能以基准墩所在地图或者影像进行精确标定，因此三个以上的原始bds/gnss观测数据属于敏感资料，不适合在网络上传输。利用bds/gnss原始观测数据，基于gnss观测方程，可以精确计算测站坐标，若要将gnss原始数据包含的基准站坐标信息平移，只需要改变观测方程中卫星-基准站间的几何间距，以此改正原始数据。但是该方法要求大气延迟在空间上的变化较为平缓，因此要求用户限制坐标的平移距离，且高程方向上几乎不允许有大的变化。将基准站平移虚拟化，当用户需要平移更长的距离，或改变高程坐标，或遭遇地磁暴、太阳风暴、台风等极端大气活动时，传统方法得到的脱敏数据可能会存在较大的误差。
2、因此，提供一种多系统基准站接收机精密脱敏算法，保证在任意大气条件下，既不损失gnss观测数据空间信息精度，又能去除观测数据与基准站基准墩和天线的关系，且脱敏后坐标在平面和高程上均可较大变化，并适应极端天气，对于改善基准站数据的虚拟化传输和网络传输涉敏问题，是非常必要的。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提出了一种既不损失观测数据空间信息精度、又能去除观测数据与基准站基准墩和天线的关系
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了多系统基准站接收机精密脱敏算法，包括如下步骤：
3、s1：获取基准站原始bds/gnss伪距观测数据和相位观测值；获取卫星星历，并读取卫星星历中的参数；
4、s2：获取基准站真实坐标，以及基准站脱敏坐标；利用卫星星历中的参数结合卫星轨道的动力学方程，得到任意时刻的卫星位置，然后计算得到空间几何信息修正量；
5、s3：获取先验电离层模型的系数，以及对流层模型的系数；
6、s4：构建电离层延迟模型，利用卫星位置和测站大地坐标计算穿刺点经纬度，然后计算电离层延迟修正量；
7、s5：构建对流层延迟模型，将空间直角坐标系下的基准站真实坐标和脱敏坐标分别转换至大地坐标系，得到大地坐标系下的基准站真实坐标和脱敏坐标，然后计算对流层延迟修正量；
8、s6：结合空间几何信息修正量、电离层延迟修正量和对流层延迟修正量，得到脱敏伪距观测方程和脱敏相位观测方程。
9、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s1中所述的获取基准站原始bds/gnss伪距观测数据和相位观测值，是获取基准站原始bds/gnss的观测方程：，其中和分别为第 i个频点的伪距和相位观测值，代表卫地距离， c代表真空中的光速，和分别为接收机钟差和卫星钟差， t代表天顶对流层延迟， m为天顶对流层延迟的投影函数， i表示电离层延迟，为电离层延迟的频率系数，表示整数模糊度，和分别表示伪距和相位的硬件延迟，和分别表示伪距噪声和相位噪声。
10、优选的，步骤s2中所述的获取基准站真实坐标，以及基准站脱敏坐标，是采用基准站的伪距和相位观测值，采用精密单点定位法ppp静态解算得到基准站的在空间直角坐标系的真实坐标，；基准站脱敏坐标，是在基准站的真实坐标上添加坐标改正数得到的，，其中、和分别为不同轴向的坐标改正数。
11、优选的，步骤s2中所述的利用卫星星历中的参数结合卫星轨道的动力学方程，得到任意时刻的卫星位置，然后计算得到空间几何信息修正量，是根据如下公式计算任意时刻的卫星位置：，其中为卫星在轨道平面的位置，，改正后的升交角距为，改正后的向径 为， a为轨道长半轴，改正后的轨道倾角为，为星历参考时刻的轨道倾角，为轨道倾角变化率，规划时刻，为计算时的历元时刻，为卫星星历中的星历参考时刻；升交角距改正数 、向径改正数 和轨道倾角改正数的计算公式为：，、、、、和是卫星星历中提供的六个摄动改正参数；升交角距，为近地点角距， f为真近点角，，为偏近点角，为卫星星历中的轨道的偏心率，通过平近角 m k计算偏近点角：，为星历参考时刻的平近角，当前平均加速度，为平均运动角速度，为平均运动角速度的变化量；改正后的升交点经度为，为卫星星历中的升交点赤经的参考值，为卫星星历中的升交点赤经的变化率，为地球自转角速度；
12、获得任意时刻的卫星位置后，通过如下公式计算空间几何信息修正量：，其中为真实卫地距离，为脱敏卫地距离，为向量求模运算符号
13、优选的，步骤s3的内容中，获取先验电离层模型的系数，是对于电离层使用球谐函数模型，以精密单点定位法ppp得到的垂直终点至含量vtec作为因变量，以穿刺点经纬度作为自变量，使用最小二乘法拟合球谐函数模型的系数，作为电离层模型的系数；
14、获取对流层模型的系数，包含两部分，一是建立saastamoinen模型，该模型的系数是根据基准站大地坐标计算而来，模型中用到的大气压和温度是由标准气象元素法计算而来；二是建立高程补偿模型，该模型的系数是以基准站网络通过精密单点定位法ppp得到的对流层延迟作为因变量，以测站高程作为自变量，使用最小二乘法拟合指数函数模型的系数。
15、优选的，步骤s4的内容为：令电离层延迟模型为球谐函数，以垂直总电子含量vtec为因变量，穿刺点经纬度为自变量，即：，为总电子含量的缩写，为电离层延迟模型的球谐函数的阶数，为电离层延迟模型的球谐函数的最大阶数，为电离层延迟模型的球谐函数的次数，为归一化勒让德函数，为穿刺点的地磁纬度，为穿刺点的日固经度，穿刺点是卫星信号路径与电离层剖面的交点，和为步骤s3中获得的电离层模型的系数；然后利用卫星位置和空间直角坐标系下的测站坐标计算卫星高度角和卫星方位角，再将测站坐标转化至大地坐标系下，得到测站的大地坐标，来计算穿刺点经纬度：，其中参数，为假定的电离层剖面高度，为450千米；为地球平均半径，为6371千米；对于任意一颗卫星，对应的接收机真实大地坐标和脱敏大地坐标的穿刺点坐标分别为和，结合电离层延迟模型，计算电离层延迟修正量：，其中和分别为真实穿刺点上卫星的天顶距和脱敏穿刺点上卫星的天顶距；为观测值频率。
16、优选的，利用卫星位置和空间直角坐标系下的测站坐标计算卫星高度角和方位角，是建立以基准站为原点的站心直角坐标系，令卫星的位置变换到该站心直角坐标系下的坐标为，满足，和分别为卫星和基准站的在空间直角坐标系下的坐标， r为旋转矩阵，，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，步骤S1中所述的获取基准站原始BDS/GNSS伪距观测数据和相位观测值，是获取基准站原始BDS/GNSS的观测方程：，其中和分别为第i个频点的伪距和相位观测值，代表卫地距离，c代表真空中的光速，和分别为接收机钟差和卫星钟差，T代表天顶对流层延迟，m为天顶对流层延迟的投影函数，I表示电离层延迟，为电离层延迟的频率系数，表示整数模糊度，和分别表示伪距和相位的硬件延迟，和分别表示伪距噪声和相位噪声。
3.根据权利要求2所述的多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，步骤S2中所述的获取基准站真实坐标，以及基准站脱敏坐标，是采用基准站的伪距和相位观测值，采用精密单点定位法PPP静态解算得到基准站的在空间直角坐标系的真实坐标，；基准站脱敏坐标，是在基准站的真实坐标上添加坐标改正数得到的，，其中、和分别为不同轴向的坐标改正数。
4.根据权利要求3所述的多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，步骤S2中所述的利用卫星星历中
5.根据权利要求4所述的多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，步骤S3的内容中，获取先验电离层模型的系数，是对于电离层使用球谐函数模型，以精密单点定位法PPP得到的垂直终点至含量VTEC作为因变量，以穿刺点经纬度作为自变量，使用最小二乘法拟合球谐函数模型的系数，作为电离层模型的系数；
6.根据权利要求5所述的多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，步骤S4的内容为：令电离层延迟模型为球谐函数，以垂直总电子含量VTEC为因变量，穿刺点经纬度为自变量，即：，为总电子含量的缩写，为电离层延迟模型的球谐函数的阶数，为电离层延迟模型的球谐函数的最大阶数，为电离层延迟模型的球谐函数的次数，为归一化勒让德函数，为穿刺点的地磁纬度，为穿刺点的日固经度，和为步骤S3中获得的电离层模型的系数；然后利用卫星位置和空间直角坐标系下的测站坐标计算卫星高度角和卫星方位角，再将测站坐标转化至大地坐标系下，得到测站的大地坐标，来计算穿刺点经纬度：，其中参数，为假定的电离层剖面高度，为450千米；为地球平均半径，为6371千米；对于任意一颗卫星，对应的接收机真实大地坐标和脱敏大地坐标的穿刺点坐标分别为和，结合电离层延迟模型，计算电离层延迟修正量：，其中和分别为真实穿刺点上卫星的天顶距和脱敏穿刺点上卫星的天顶距；为观测值频率。
7.根据权利要求6所述的多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，利用卫星位置和空间直角坐标系下的测站坐标计算卫星高度角和方位角，是建立以基准站为原点的站心直角坐标系，令卫星的位置变换到该站心直角坐标系下的坐标为，满足，和分别为卫星和基准站的在空间直角坐标系下的坐标，R为旋转矩阵，，为大地纬度，为大地经度；卫星从站心直角坐标系转换到站心极坐标系的公式为：，为卫星向径，为卫星高度角，为卫星方位角。
8.根据权利要求6所述的多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，所述步骤S5的内容为：构建对流层延迟模型，其自变量为测站的大地坐标，对流层延迟模型为：，为测站坐标处的对流层投影函数；表示高程为0时测站的指数函数模型的对流层延迟；表示高程为h时测站指数函数模型的对流层延迟；将高程代入指数函数模型中得到，将高程代入指数函数模型的表达式中，得到；
9.根据权利要求8所述的多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，高程为h时测站指数函数模型的对流层延迟采用如下方式计算：，为指数函数补偿系数，为参考高程处的测站Saastamoinen模型对流层延迟，为参考高程，为相对高程，和为待拟合参数；Saastamoinen模型的表达式为，为卫星高度角，中间变量，为测站纬度，为测站...
【技术特征摘要】
1.多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，步骤s1中所述的获取基准站原始bds/gnss伪距观测数据和相位观测值，是获取基准站原始bds/gnss的观测方程：，其中和分别为第i个频点的伪距和相位观测值，代表卫地距离，c代表真空中的光速，和分别为接收机钟差和卫星钟差，t代表天顶对流层延迟，m为天顶对流层延迟的投影函数，i表示电离层延迟，为电离层延迟的频率系数，表示整数模糊度，和分别表示伪距和相位的硬件延迟，和分别表示伪距噪声和相位噪声。
3.根据权利要求2所述的多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，步骤s2中所述的获取基准站真实坐标，以及基准站脱敏坐标，是采用基准站的伪距和相位观测值，采用精密单点定位法ppp静态解算得到基准站的在空间直角坐标系的真实坐标，；基准站脱敏坐标，是在基准站的真实坐标上添加坐标改正数得到的，，其中、和分别为不同轴向的坐标改正数。
4.根据权利要求3所述的多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，步骤s2中所述的利用卫星星历中的参数结合卫星轨道的动力学方程，得到任意时刻的卫星位置，然后计算得到空间几何信息修正量，是根据如下公式计算任意时刻的卫星位置：，其中为卫星在轨道平面的位置，，改正后的升交角距为，改正后的向径为，a为轨道长半轴，改正后的轨道倾角为，为星历参考时刻的轨道倾角，为轨道倾角变化率，规划时刻，为计算时的历元时刻，为卫星星历中的星历参考时刻；升交角距改正数 、向径改正数 和轨道倾角改正数的计算公式为：，、、、、和是卫星星历中提供的六个摄动改正参数；升交角距，为近地点角距，f为真近点角，，为偏近点角，为卫星星历中的轨道的偏心率，通过平近角mk计算偏近点角：，为星历参考时刻的平近角，当前平均加速度，为平均运动角速度，为平均运动角速度的变化量；改正后的升交点经度为，为卫星星历中的升交点赤经的参考值，为卫星星历中的升交点赤经的变化率，为地球自转角速度；
5.根据权利要求4所述的多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，步骤s3的内容中，获取先验电离层模型的系数，是对于电离层使用球谐函数模型，以精密单点定位法ppp得到的垂直终点至含量vtec作为因变量，以穿刺点经纬度作为自变量，使用最小二乘法拟合球谐函数模型的系数，作为电离层模型的系数；
6.根据权利要求5所述的多系统基准站接收机精密脱敏算法，其特征在于，步骤s4的内容为：令电离层延迟模型为球谐函数，以垂直总电子含量vtec为因变量，穿刺点经...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜益昊，杨浩，姚金城，陶钧，瞿子扬，张高舰，
申请(专利权)人：开普勒卫星科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：
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