一种用于提高GNSS卫星和接收机DCB解算精度的方法

摘要

本发明涉及一种用于提高GNSS卫星和接收机DCB解算精度的方法，包括：获取观测数据和定权模型；根据观测数据计算出P4组合观测值，根据定权模型计算出定权值；结合定权模型和P4组合观测值，识别差分码偏差种类；若是频内偏差，则根据P4组合观测值和定权值计算出频内偏差值；若是频间偏差，则根据P4组合观测值和定权值计算出多频频间偏差值；结合频内偏差值和多频频间偏差值，得到卫星DCB和接收机DCB。本发明提高了全球范围内的测站进行DCB解算的精度，使得导航定位更接近真值，提高了导航定位精度。

说明书

技术领域

本发明涉及导航高精度定位技术领域，尤其是指一种用于提高GNSS卫星和接收机DCB解算精度的方法。

背景技术

当今全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）进入了新的发展阶段，已基本取代地基无线电导航、传统大地测量和天文测量导航定位技术，并推动了大地测量与导航定位领域的全新发展。

在使用GNSS进行电离层遥感（反演）、精密单点定位和时间传递时，差分码偏差必须加以正确的改正。一方面，卫星精密轨道和钟差等产品受差分码偏差的影响；另一方面，差分码偏差对多频GNSS定位至关重要。差分码偏差主要分为卫星端和接收机端DCB两部分，它是GNSS的两种频率测距信号在卫星端硬件和接收端硬件之间传输过程中的硬件端时间延迟之差。由于使用相同载波频率的不同信号结构之间的区别，这些延迟也存在于相同载波频率的不同类型信号（如GPS L1上的C/A码和P码）之间。

可见，无论是进行实时的卫星导航定位，还是进行后处理PPP（Precise PointPositioning 精确点定位）等，差分码偏差始终存在于GNSS的码观测值当中，是使用多频码观测值时需要改正的重要参数。尽管高精度定位用户可通过双频消电离层组合有效消除硬件延迟对导航定位的影响，但占GNSS市场多数份额的单频导航用户仍需利用GNSS广播星历中播发的差分码偏差参数削弱硬件延迟的影响。由于卫星在出厂标定时其硬件延迟参数存在量化因子误差，不能满足长期在轨运行后的需要。随着单频用户对导航定位和授时精度需求的提高，以及电离层总电子含量TEC精确确定的需求，精确测定卫星及接收机的DCB参数具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于提高GNSS卫星和接收机DCB解算精度的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于提高GNSS卫星和接收机DCB解算精度的方法，包括以下步骤：

获取观测数据和定权模型；

根据观测数据计算出P

结合定权模型和P

若是频内偏差，则根据P

若是频间偏差，则根据P

结合频内偏差值和多频频间偏差值，得到卫星DCB和接收机DCB。

其进一步技术方案为：所述观测数据包括k频点码和载波相位观测值。

其进一步技术方案为：所述k频点码通过

其进一步技术方案为：所述定权模型包括同站同卫星不同频率观测值定权模型、同站不同卫星的观测值定权模型及多站点的观测值定权模型。

其进一步技术方案为：所述同站同卫星不同频率观测值定权模型通过

所述同站不同卫星的观测值定权模型通过

其中，

所述多站点的观测值定权模型通过

其进一步技术方案为：所述P

其进一步技术方案为：所述频内偏差值通过

其进一步技术方案为：所述频间偏差值通过

其进一步技术方案为：所述卫星DCB通过

本发明与现有技术相比的有益效果是：提高了全球范围内的测站进行DCB解算的精度，使得导航定位更接近真值，提高了导航定位精度。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种用于提高GNSS卫星和接收机DCB解算精度的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1所示的具体实施例，本发明公开了一种用于提高GNSS卫星和接收机DCB解算精度的方法，包括以下步骤：

S1，获取观测数据和定权模型；

S2，根据观测数据计算出P

S3，结合定权模型和P

S4，若是频内偏差，则根据P

S5，若是频间偏差，则根据P

S6，结合频内偏差值和多频频间偏差值，得到卫星DCB和接收机DCB。

其中，在本实施例中，根据GNSS卫星及其播发测距信号分类，当有n种码观测值类型时，仅需要n-1种频内和频间偏差。

其中，所述观测数据包括P

其中，所述P

其中，ρ为星站几何距离；c为光速；δt

其中，

其中，在本实施例中，由于在SPR解算时使用的是太阳地磁坐标系中的球谐函数电离层模型作为电离层数学模型。在对多频的DCB进行同步解算时，为了充分利用精度较高的观测值，区分卫星、测站的DCB综合定权模型。所述定权模型包括同站同卫星不同频率观测值定权模型、同站不同卫星的观测值定权模型及多站点的观测值定权模型。

其中，定权值有三种，分别对应同站同卫星不同频率观测值定权模型、同站不同卫星的观测值定权模型及多站点的观测值定权模型。

其中，对于不同频率的观测值，根据已有电离层数据模型的精度，在考虑不同频点码观测值组合的基础上，所述同站同卫星不同频率观测值定权模型的计算公式如下：

其中，

其中，对于同一站点的不同卫星来讲，由于卫星轨道不同，每颗卫星的观测时段内高度角变化也不尽相同。当卫星高度角较大时，卫星观测信号受大气延迟等误差影响较小，其在接收机端产生的多路径也相对较低，此时码观测值的观测噪声也大大降低；反之，当高度角较低时，受到各方面因素的影响也越大。为了综合考虑外界环境对观测数据的精度影响，提高DCB计算的准确性，提出基于高度角的不同卫星的观测值的定权模型。在一个连续的观测（即没有周跳或周跳已修复）弧段内，令观测历元数为，则该弧段以卫星高度角定权的观测值方差，所述同站不同卫星的观测值定权模型的计算公式如下：

其中，

其中，测站纬度不同，其天顶方向在一天中的电离层活跃程度也有所差异，其中赤道附近上空的电离层变化最为明显，当处于当地时间正午时，电离层变得最为活跃，其TEC含量达到高峰，此时的电离层建模也较为复杂，其模型误差较大；所述多站点的观测值定权模型的计算公式如下：

其中，

其中，在本实施例中，当使用i、j两不同频率进行观测时，两频率观测值总的偏差为所述P

其中，

其中，对于频内偏差，由于指相同载波相位上调制的两种不同的码观测值，因此其电离层延迟量相同；根据式（8）和（9），两种码观测值直接做差后电离层延迟项被消除，此时即可得到卫星接收机组合偏差（Satellite Plus Receiver，SPR），所述频内偏差值的计算公式如下：

其中，z为观测历元序号；Z表示对某卫星的观测历元总数。

其中，对于频间偏差，由于不同频点观测值的电离层延迟不能被消除，因此需要根据已有的电离层产品，由式（8）和（9）可得此时的SPR，所述频间偏差值的计算公式如下：

其中，根据式（11）、（12）可以看出，经过上述一系列的处理，可以获得卫星和接收 机的DCB总和，即

目前，GNSS卫星信号呈现多频趋势，对于DCB而言，利用GNSS的多频观测可以增加DCB解算约束条件个数，从而提高解算精度。基于双频DCB的解算模型，对多频DCB同时进行零均值基准约束，提出基于多频观测值的DCB同步解算模型，所述卫星DCB和接收机DCB的计算公式如下：

其中，

本发明旨在提升差分码偏差的解算精度，以提高GNSS进行电离层遥感（反演）、非组合精密单点定位和时间传递的精度，顾及卫星和接收机天线相位中心变化等因素的综合改正模型，针对北斗系统卫星，该模型也包含了卫星星内多径改正；顾及卫星高度角和接收机纬度分布等因素的综合定权模型，该模型有利于提高使用全球范围内的测站进行DCB解算的精度，使得导航定位更接近真值，提高了导航定位精度。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。