[发明专利]一种基于相位观测值实时探测北斗卫星轨道机动的方法

说明书

本发明公开了一种基于相位观测值实时探测北斗卫星轨道机动的方法，包括数据获取、数据预处理、误差修正、建立方程、参数解算、计算经验阈值、判断轨道机动和判断机动卫星号八个步骤；本发明将原始的相位观测值直接进行历元间差分，组成历元间差分观测模型，既可以消除部分公共误差影响，提高误差修正水平，同时消除了整周模糊度参数，将三维速度和钟差历元变化参数一起进行实时估计，能够直接得到测站的三维速度和相应的参数估计信息，提高了轨道机动探测的准确性，同时方便实时操作，能高效探测出轨道机动，减小卫星机动对精密定轨的影响，延长用户端卫星的可用观测时间，对于提升精密导航定位授时服务具有重要价值。

技术领域

本发明涉及星轨道机动实时探测技术领域，具体涉及一种基于相位观测值实时探测北斗卫星轨道机动的方法。

背景技术

北斗卫星导航星座由地球静止轨道、倾斜地球轨道和中圆轨道三种星座组成。在日月等星体的引力作用下，卫星的轨道会发生变化。因此，为了保证卫星在设计的轨道上运行，需要通过轨道机动方式进行轨道调整。尤其是地球静止轨道卫星，轨道机动更为频繁。当前，轨道机动的探测方法存在精度低，精准性差，不易实时操作或工作方式复杂等诸多不足。

如何提高轨道机动探测的准确性，同时方便实时操作，简单方面，能高效探测出轨道机动，减小卫星机动对精密定轨的影响，并延长用户端卫星的可用观测时间，对于提升精密导航定位授时服务具有重要价值。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种基于观测值历元差分的原理，采用相位观测值历元差分测速模型求解测站的观测值矩阵、三维速度和观测值残差，并确定观测值矩阵和观测值残差STD的经验阈值，通过观测值残差的STD来判断卫星是否发生机动，通过观测值矩阵来识别机动卫星的PRN号码的实时探测北斗卫星轨道机动的方法。

本发明的技术方案为：一种基于相位观测值实时探测北斗卫星轨道机动的方法，包括以下步骤：

步骤一、数据获取；

收集测站上北斗卫星的双频观测值以及北斗数据处理需要的辅助数据，辅助数据包括北斗卫星广播星历、天线相位中心和地球自转参数；

步骤二、数据预处理；

根据步骤一获取的北斗卫星广播星历，对北斗卫星的双频观测值进行数据质量检查和粗差剔除，删除无北斗卫星星历和观测值不完整的数据，得到干净的数据；

步骤三、误差修正；

对步骤二得到的干净的数据进行相对论、潮汐、天线相位中心、对流层和地球自转误差的修正；

步骤四、建立方程；

首先对步骤二得到的北斗卫星干净的双频相位观测值分别进行无电离层组合，形成无电离层组合观测值；同时根据北斗卫星广播星历和测站初始位置，建立北斗卫星历元间差分的观测方程，如式(1)：

根据北斗卫星位置和测站概略位置计算卫星的高度角，并根据北斗卫星高度角和观测噪声确定其对应的随机模型如式(2)：

其中，Φ_IF为无电离层组合的相位观测值，角标s代表卫星，角标r代表测站，e为卫星和接收机天线间的单位矢量，Δ代表历元间差分，t代表观测时间，c代表光速，δT_r为接收机钟差，为其他非模型化误差，包括星历残差、大气残差和多路径残差；θ为卫星高度角；

观测方程线性化后，其对应的误差方程和权阵如式(3)；

其中，V为观测值残差矢量，A为未知参数的系数矩阵，为未知参数矢量，L为观测值扣除误差后的常数项矢量；

步骤五、参数解算；