Gnss 三頻高精度衛(wèi)星鐘差估計與服務方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及GNSS(GPS、北斗、Galileo等) 三頻高精度衛(wèi)星鐘差的估計與服務方法。充分利用無電離層延遲相位組合L1/L2、偽距組合P1/P2對應衛(wèi)星鐘差與無電離層延遲相位組合L1/L5、偽距組合P1/P5對應衛(wèi)星鐘差差異的穩(wěn)定特性、歷元間差分算法的模糊度消去優(yōu)勢，進行GNSS(GPS、北斗、Galileo等)三頻高精度衛(wèi)星鐘差的估計與服務。為GNSS(GPS、北斗、Galileo等) 三頻高精度衛(wèi)星鐘差的估計與服務提供新的理論與方法，提高計算效率，減少計算機的存儲空間等。此外，參數化的高精度衛(wèi)星鐘差差異替代了其對應的序列，減少了衛(wèi)星鐘差發(fā)布、服務中的通信流量。說明書摘要中所涉及的觀測，如L1、L2、L5、P1、P2、P5為GPS 系統(tǒng)中三頻觀測信號的傳統(tǒng)表達，其他系統(tǒng)如北斗、Galileo系統(tǒng)等可以依次類推。
【專利說明】GNSS H頻高精度衛(wèi)星鐘差估計與服務方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于測繪科學與技術/衛(wèi)星導航定位領域，具體涉及一種GNSS H頻高精度 衛(wèi)星鐘差估計與服務方法。
【背景技術】
[0002] 隨著GNSS的發(fā)展，現代化之后的GI^S系統(tǒng)、北斗導航系統(tǒng)、Galileo系統(tǒng)等已經開 始H頻信號的發(fā)射，對應的非差H頻定位與對應服務將會逐步展開。為了滿足非差H頻定 位用戶的需要，必須基于GNSS參考站觀測網絡的H頻觀測信號進行衛(wèi)星鐘差的求解與服 務。目前，對于GNSS高精度衛(wèi)星鐘差的服務只針對雙頻用戶，對于GNSS H頻高精度衛(wèi)星鐘 差的計算與服務空白；按照目前GNSS(GPS、北斗、Galileo等）雙頻衛(wèi)星鐘差估計方法與 思路，需要進行兩套鐘差的求解與服務，即就是采用GNSS參考站網絡觀測進行無電離層延 遲組合L1/L2、P1/P2對應的衛(wèi)星鐘差與L1/L5、P1/P5對應的衛(wèi)星鐘差的估計。該樣，需要 處理的觀測加倍，致使模糊度、接收機鐘差、衛(wèi)星鐘差等解算參數成倍增長，嚴重影響計算 機的計算效率、解算速度，特別是實時服務的數據處理。除此之外，采用目前的衛(wèi)星鐘差發(fā) 布、服務模式，需要提供兩套衛(wèi)星鐘差序列，會影響計算機的存儲空間、增加實時數據流的 流量。因此，針對GNSS H頻觀測信號的特征，提出新的GNSS H頻高精度衛(wèi)星鐘差估計與服 務方法，對于未來多頻GNSS佑PS、北斗、Galileo等）導航定位與服務具有重要的實用價值 和意義。
【發(fā)明內容】
[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種GNSS佑PS、北斗、Galileo等）H頻高精度衛(wèi)星鐘差 估計與服務方法。
[0004] 本發(fā)明提出的一種GNSS H頻高精度衛(wèi)星鐘差估計與服務方法，基于全球GNSS或 局域GNSS參考站數據，采用無電離層延遲相位組合L1/L2、偽距組合P1/P2和無電離層延遲 相位組合L1/L5、偽距組合P1/P5,求解雙頻觀測對應的高精度衛(wèi)星鐘差及其差異，并采用 線性函數與4階諧函數組成的混合函數對衛(wèi)星鐘差差異模型化，通過擬合，得到每顆衛(wèi)星 對應混合函數的8個諧函數系數和2個線性函數系數；最后根據模型化參數提出服務策略； 在高精度衛(wèi)星鐘差差異的求解中，無電離層延遲相位組合L1/L2與L1/L5的差異用于求解 高精度衛(wèi)星鐘差差異的變化部分，無電離層延遲偽距組合P1/P2與P1/P5的差異用于求解 高精度衛(wèi)星鐘差差異的穩(wěn)定部分；具體步驟如下： (1)采用無電離層延遲相位組合L1/L2、偽距組合P1/P2或無電離層延遲相位組合L1/ L5、偽距組合P1/P5,求解雙頻觀測對應的高精度衛(wèi)星鐘差，GNSS H頻觀測無電離層延遲組 合可W寫為：
【權利要求】
1. 一種GNSS三頻高精度衛(wèi)星鐘差估計與服務方法，其特征在于基于全球GNSS或局域 GNSS參考站數據，采用無電離層延遲相位組合L1/L2、偽距組合P1/P2和無電離層延遲相位 組合L1/L5、偽距組合P1/P5,求解雙頻觀測對應的高精度衛(wèi)星鐘差及其差異，并采用線性 函數與4階諧函數組成的混合函數對衛(wèi)星鐘差差異模型化，通過擬合，得到每顆衛(wèi)星對應 混合函數的8個諧函數系數和2個線性函數系數；最后根據模型化參數提出服務策略；在 高精度衛(wèi)星鐘差差異的求解中，無電離層延遲相位組合L1/L2與L1/L5的差異用于求解高 精度衛(wèi)星鐘差差異的變化部分，無電離層延遲偽距組合P1/P2與P1/P5的差異用于求解高 精度衛(wèi)星鐘差差異的穩(wěn)定部分；具體步驟如下： (1) 采用無電離層延遲相位組合L1/L2、偽距組合P1/P2或無電離層延遲相位組合LI/ L5、偽距組合P1/P5,求解雙頻觀測對應的高精度衛(wèi)星鐘差，GNSS三頻觀測無電離層延遲組 合可以寫為： IFiLl,L1T^=P+ -4f2+Comtli +今 (1) IFiP1,*p2)r,i = ^12 - ^12 + (2) Ij)r,i =p+ +constu +B1 (3) IFiPvP^=p+Sis(4) 式中：r、s分別代表接收機和衛(wèi)星；P為站星間距離；5%、分別為無電離層延 遲L1/L2、P1/P2對應的接收機、衛(wèi)星對應的鐘差；5%、分別為無電離層延遲L1/L5、 P1/P5對應的接收機、衛(wèi)星鐘差；為無電離層延遲相位組合L1/L2、LI/ L5對應的模糊度；為相位組合L1/L2、L1/L5對應的觀測噪聲；q、G為偽距組合 P1/P2、P1/P5對應的觀測噪聲；采用式（1)、（2)或者式（3)、（4)求解雙頻觀測對應的衛(wèi)星 鐘差；所述數據來源于全球或者局域GNSS參考站觀測； (2) 求解衛(wèi)星鐘差差異，即求解電離層延遲相位組合L1/L2與L1/L5的差異，并將其用 于求解高精度衛(wèi)星鐘差差異的變化部分，求解無電離層延遲偽距組合P1/P2與P1/P5的差 異，并將其用于求解高精度衛(wèi)星鐘差差異的穩(wěn)定部分；式（1)減去（3)消去站星間距離、對 流層延遲等，可以寫為： 占J 6 = ，￡2)?一 尤1? 工 0 々 + ⑵哪 $Ij-如"對 = (尤 (4) 式中：F為衛(wèi)星鐘差差異，在沒有周跳發(fā)生的情況下，相鄰歷元么左-2間相減，可以計 算得到衛(wèi)星鐘差差異的歷元間差值： ASs(Jc)r =DIFiLlrL2,L5Ts (^-DIFiLl,L2,L5^ik-T) (5) 式中：AF為衛(wèi)星鐘差差異的歷元間差值；當參考站網絡有/7個站跟蹤到對應衛(wèi)星， 可以計算其平均值：
式中：A 為^歷元對應的衛(wèi)星鐘差差異的歷元間差值，選擇一參考歷元可以求 解得到衛(wèi)星鐘差的差異：
式中：FUo)為參考歷元4的衛(wèi)星鐘差差異，其可以采用偽距觀測P1/P2、P1/P5進行 計算；相似于無電離層及延遲相位觀測L1/L2與L1/L5的差值，P1/P2、P1/P5的差值寫為： 3rjS =DIFiPuP2)PsYP2"f's -IFiPuPsY's (8) 式中：5〃為接收機、衛(wèi)星鐘差差異；選擇一參考衛(wèi)星，則可以進行衛(wèi)星、接收機鐘差 差異的分離： d'5 (?)=DIFlPi,^, Psf^s (k) - DTFl^, F^c(k)(9) 式中：c為參考星；當參考站網絡有/7個站跟蹤到對應衛(wèi)星，可以計算其平均值：
式中：媯常數項；e為線性項；i(i=l~4)為諧函數的階數；7；.為諧函數的周期；^為 諧函數對應的初相，,為諧函數對應的振幅；其中7；=12、&=6、&=8、7；=4小時；采用式 (12)對步驟（2)解算得到的衛(wèi)星鐘差差異時間序列進行擬合，得到對應的8個諧函數系數 (L01-4)和』y 01-4))和2個線性函數系數（Ae); (4)GNSS三頻高精度衛(wèi)星鐘差服務策略 將步驟（3)得到的每顆衛(wèi)星對應的8個諧函數系數和2個線性函數系數加注到無電離 層延遲組合L1/L2、P1/P2或者L1/L5、P1/P5對應該衛(wèi)星的雙頻觀測鐘差中；用戶在獲取這 個10個參數、無電離層延遲組合L1/L2、P1/P2或者L1/L5、P1/P5對應的衛(wèi)星鐘差之后，就 可以恢復任意雙頻、三頻觀測、觀測組合對應的衛(wèi)星鐘差。
2.根據權利要求1所述的GNSS三頻高精度衛(wèi)星鐘差估計與服務方法，其特征在于G所 述GPS可以采用北斗或Galileo代替。
【文檔編號】G04R20/02GK104503223SQ201410777037
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權日:2014年12月17日
【發(fā)明者】李浩軍, 李博峰, 王解先, 項冬, 葛海波 申請人:同濟大學