[发明专利]一种北斗二号MEO卫星频率间卫星钟偏差的建模方法

说明书

本发明公开了一种北斗二号MEO卫星频率间卫星钟偏差的建模方法，包括：获取N个测站在长时间段内北斗二号MEO卫星的观测数据；根据三频载波相位观测值计算DIF观测值；将未周跳的DIF观测值进行历元差分计算ED IFCB；将所有测站相同历元的ED IFCB按高度角加权平均，计算各历元最终ED IFCB；令每周第一个历元的IFCB为0，逐历元计算IFCB，得到每周IFCB序列；对每周IFCB序列谐波分析，确定谐波项数和周期，建立由线性项和谐波项组成的IFCB模型；使用一周IFCB序列拟合该周模型系数。本发明充分考虑北斗二号MEO卫星7天的轨道重复周期，所建模型可精确描述MEO卫星IFCB一周的变化。

技术领域

本发明涉及高精度卫星导航定位领域，尤其涉及一种北斗二号中圆轨道（MEO）卫星频率间卫星钟偏差的建模方法。

背景技术

得益于现代化的全球导航卫星系统（GNSS）卫星能够在三个或更多频率上播发信号，精密单点定位（PPP）已由传统的双频逐渐发展为多频模式。多频数据有利于PPP模糊度固定，可显著缩短收敛时间、提高定位精度及可靠性。北斗二号卫星导航系统是我国自主研发、独立运行的卫星导航系统，其星座由5颗地球静止轨道（GEO）卫星、7颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星和3颗MEO卫星构成，这些卫星均能在B1、B2和B3等三个频率上提供公开服务。正确、合理地采用所有频率的观测数据进行PPP将会显著提高北斗二号的定位性能。

然而，载波相位观测值中存在一种和卫星、频率均相关的时变偏差，该偏差是由与频率相关的卫星端相位硬件延迟引起的，在多频PPP时必须考虑它的影响。由于精密钟差通常基于特定的观测值组合估计，不可避免会吸收这类偏差，因此，基于不同观测值估计得到的卫星钟差是不同的。对于BDS来说，各国际GNSS服务分析中心均采用双频消电离层组合（如B1/B3）进行估计，故现有的BDS精密钟差产品将不能直接应用于多频PPP中。在本发明中，将B1/B3无电离层组合和B1/B2无电离层组合卫星钟差估值之间的差异定义为北斗二号频率间卫星钟偏差（IFCB）。北斗二号卫星的IFCB在一天内的变化十分显著，目前没有相应的产品对其改正。但IFCB的变化具有明显的周期性，可以建立模型拟合其变化。

通常认为，IFCB的变化周期与卫星轨道重复周期有关。对于GEO和IGSO卫星来说，它们的轨道重复周期为1天，而MEO卫星的轨道重复周期则为7天。迄今为止，已有多种描述GEO和IGSO卫星IFCB的模型，但描述三颗MEO卫星IFCB变化的模型则很少，且已有的GEO/IGSO卫星IFCB模型从未考虑过MEO卫星轨道重复周期与GEO/IGSO卫星的差异，故不能将GEO/IGSO卫星的IFCB模型应用于MEO卫星的IFCB改正。此外，随着BDS-2卫星的长时间运行，卫星端的硬件特性已发生了较大变化，已有的IFCB模型在建模分析时使用的数据较为久远，这将大大影响这些模型的应用性能。综上所述，需采用更严谨的方法和更有效的数据，重新分析BDS-2 MEO卫星的IFCB变化特征，以建立适用于当前BDS-2 MEO卫星硬件条件下的高精度IFCB模型，从而提升北斗二号多频PPP精度、进一步改善BDS定位性能。

发明内容

本发明提供一种北斗二号MEO卫星频率间卫星钟偏差的建模方法，能够高精度描述MEO卫星的IFCB变化。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种北斗二号MEO卫星频率间卫星钟偏差的建模方法，包括：

步骤1，获取N个测站在长时间段T内北斗二号MEO卫星的观测数据；

步骤2，根据北斗二号MEO卫星的三频载波相位观测值，计算差分消电离层观测值，即DIF观测值；同时进行周跳探测；

步骤3，将未发生周跳的DIF观测值进行前后历元差分计算，得到差分频率间卫星钟偏差，记为ED IFCB；

步骤4，将所有测站相同历元的ED IFCB按高度角加权平均，计算各历元最终的EDIFCB；