[发明专利]确定全球卫星导航系统导航卫星频间偏差的方法

摘要

本发明公开了一种确定全球卫星导航系统导航卫星频间偏差的方法，涉及无线通讯，信号硬件延迟，导航定位与授时领域。该方法包括导航卫星和接收机综合频间偏差的确定以及导航卫星频间偏差的分离。本发明通过参数重整和局部电离层TEC建模得到了导航卫星和接收机的综合频间偏差，通过设计导航卫星和接收机频间偏差分离参考基准自适应选择准则，最终了确定导航卫星的频间偏差。本发明基于8个基准站确定的导航卫星频间偏差的稳定性整体上优于国际上利用近200个基准站确定的导航卫星频间偏差的稳定性，精度更为可靠。

主权项

1.确定全球卫星导航系统卫星频间偏差的方法，其特征在于，该方法包含下列步骤：a、采集全球卫星导航系统原始相位观测数据、码观测数据以及导航卫星星历；相位观测值和码观测值为：Pmij=ρij+c·(dtj-dti)+dtropij+dionmij+c·(ddcbmi+ddcbmj)]]>(1)Lmij=ρij+c·(dtj-dti)+dtropij-dionmij+c·(ddcbmi+ddcbmj)-λm·Nmij]]>其中：为码观测值，为相位观测值，j为卫星伪随机号，i为接收机编号，m为频率编号；为第j号卫星与第i接收机之间的几何距离，c为光速，dt^j为第j号卫星的钟差，dt_i为第i接收机的钟差，为第j号卫星与第i接收机之间信号传播路径上的对流层误差，为第j号卫星与第i接收机之间信号传播路径上在第m个频率上的电离层误差，为第j号卫星第m个频率上的硬件延迟，为第i接收机第m个频率上的硬件延迟，λ_m为第m个频率信号的波长，为观测的整周模糊度；与信号传播路径上的电子总含量TEC满足：dionmij=A·TECfm2---(2)]]>其中：A为一常数，取值为40.26×10¹⁶，TEC为信号传播路径上电子总含量，f_m为信号频率；全球卫星导航系统原始观测值须满足双频、采样频率不低于30秒、高度截至角小于5度三个条件；b、将步骤a采集到的原始观测数据进行粗差的检测和剔除、周跳的探测和修复，再采用相位平滑伪距方法对原始观测数据进行处理，得到新观测值c、将步骤b中得到的2个频率上新观测值组建无几何影响观测值：P~(1-2)ij≡P~1ij-P~2ij=A·f22-f12f12·f22·TECij+c·(Sp12j+Rip12)---(3)]]>其中：为第j号导航卫星频间偏差，为第i接收机频间偏差；d、利用步骤a中采集到的导航卫星星历计算出指定时刻全球卫星导航系统卫星的位置；e、按照电离层薄层假说理论，用下面的(4)式与(5)式计算电离层薄层交叉点的位置：接收机与卫星连线在地心的夹角为EA：其中：el为接收机与卫星之间的高度角；电离层薄层交叉点的地心经度和纬度λ_ipp：其中：λ_p为接收机的地心经度和纬度，α为卫星相对于接收机的方位角；f、采用下面(6)式的广义三角级数函数模型模拟步骤c中其中：λ_ipp为步骤e中得到的电离层薄层交叉点的纬度；A_i为广义三角级数函数的系数；N为广义三角级数的阶数，其中：N₂＝2，N_I＝N_J＝1，N₃＝2，N₄＝3；t为电离层薄层交叉点处的地方时；secZ为投影函数：把(6)式中的TEC(λ，t)代入(3)式中，将与整合为一个参数，采用最小二乘法求解，得到导航卫星与接收机的综合频间偏差；按照步骤a至f逐基准站求解导航卫星与各个接收机的综合频间偏差其中j表示卫星伪随机编号，i表示接收机编号；g、用步骤f得到的综合频间偏差组建观测方程：(sr)(I·J)×1=B(I·J)×(I+J)·x(I+J)×1---(8)]]>其中：x为列向量，包含导航卫星频间偏差和接收机频间偏差R_ipl2两类参数；B为系数矩阵；(sr)为由组成的列向量，具体形式如(9)：基于观测方程(8)组建的法方程：Nx＝W    (10)其中：N＝B^TB，W＝B^T(sr)，法方程系数阵N的秩亏数为1；h、构造参考基准h1、选择全部导航卫星的频间偏差参数构造初始参考基准；h2、用频间偏差较稳定的导航卫星构造参考基准；h3、参考基准的构造方法为：将(8)式的列向量x分为2组：xT1×u=[xT1×u1,xT1×u2]---(11)]]>其中：u为导航卫星和接收机频间偏差参数的总数，为频间偏差变化较稳定的部分导航卫星频间偏差参数，为其它频间偏差参数，u₁+u₂＝u；用下式构造参考基准ST1×uxu×1=F---(12)]]>其中：S₁所有元素为0，S₂所有元素为1，F为0；i、将(10)式与(12)式联列，采用最小二乘法，得到导航卫星频间偏差参数估值及其协方差X^=(N+SST)-1WDX^X^=σ02QX^X^---(13)]]>其中：G为S的标准化矩阵；j、构造稳定性检核条件：|δx_j|＞C·σ_j  (14)其中：δx_j为第j个导航卫星频间偏差参数估值与前一次次迭代计算估值的差，σ_j为第j个导航卫星频间偏差参数估值对应的方差，C＝3.0；k、如果有导航卫星频间偏差估值满足(14)式，则认为该导航卫星频间偏差不稳定，转到步骤h2；如果所有导航卫星频间偏差估值不满足(14)式，转到步骤1；1、确定步骤h3中得到导航卫星频间偏差估计值为全球卫星导航系统卫星的频间偏差。