一种多星座的单基准站接收机钟差估计方法

摘要

本发明公开了一种多星座单基准站接收机钟差估计方法。在多星座数据融合处理时，由于不同星座间的接收机钟差不同，以及信号传播延迟的影响，导致信号发射时刻的卫星位置不能精确求定，对于由接收机钟差及钟跳引起的与卫星速度有关的误差项，在双差观测值中仍然能造成最大1m的误差变化而影响实际定位效果。本发明方法采用在卫星位置计算中估计接收机钟差，修正信号传播时延，再利用卡尔曼滤波的方法求解接收机钟差，从而得到精确的已修正接收机钟差的接收机与卫星几何距离的实用方法。本发明方法能将与卫星速度有关的接收机钟差项的影响减弱到亚毫米级，并且适用于存在1毫秒时钟跳跃的接收机，实现多星座融合的高精度定位。

主权项

一种多星座单基准站接收机钟差估计方法，包括以下步骤：(1)、各个基准站连续采集观测数据，并实时传输到中心服务器以接收各基站卫星观测数据，所述各基站卫星观测数据包括卫星L1、L2载波相位观测值和P1、P2伪距观测信息，并进行实时数据预处理，所述预处理包括粗差和周跳探测；(2)、采用接收机观测得到的卫星伪距粗略估计卫星信号传输时间τ₀＝P/c；假设初始接收机钟差δt_k为0，利用初始观测历元及信号传输时间τ₀得到卫星的瞬时坐标(Xⁱ,Yⁱ,Zⁱ)及利用星历文件得到的初始卫星钟差改正数δtⁱ₀，由于在区域参考站网络中，基站坐标已知，则可计算出初始卫星位置和接收机的几何距离并重新计算信号传输时间其中P为实测伪距观测值，c为光速值，${\rho }_k^i=\sqrt{{(X^i-X_k)}^2+{(Y^i-Y_k)}^2+{(Z^i-Z_k)}^2}$${\tau }_k^i=\frac{1}{c}{\rho }_k^i$(3)、构建接收机钟差估计方程，单历元求解不同星座各自的接收机钟差值，其中n为卫星总数，δt_k(G)、δt_k(R)、δt_k(C)、δt_k(E)分别为GPS、GLONASS、北斗、GALILEO的相应的接收机钟差值，δtⁱ表示所对应卫星的初始卫星钟差改正数，ε为包括对流层延迟、电离层延迟及相关未模型化的残余误差项、噪声项，BX＝L对于连续运行卫星定位服务综合系统CORS基准站，由于其坐标已知，仅需估计接收机钟差，可单历元最小二乘进行估计，对于流动站其坐标未知，仍需将其作为未知参数，构建卡尔曼滤波器求解：X^T＝[δX,δY,δZ,δt_k(G),δt_k(R),δt_k(C),δt_k(E)]其中，δX,δY,δZ为基准站坐标改正值，δt_k(G)、δt_k(R)、δt_k(C)、δt_k(E)分别为GPS、GLONASS、北斗、GALILEO的相应的接收机钟差值，n为卫星总数，为方程线性化后系数；使用经验模型确定观测值权重以及参数初始值，若接收机不存在钟跳，可采用白噪声来模拟接收机钟差的变化，对于存在钟跳的接收机，设定对应接收机钟差动态噪声矩阵为σ_t＝3.0e5，单位为米，为1ms钟跳所造成伪距最大变化值；(4)、利用第二步得到的接收机钟差值计算对应时刻卫星位置，得到精确的已修正接收机钟差的接收机与卫星几何距离，在上述卫星位置与接收机钟差的计算过程中，还需考虑地球自转及相对论效应的影响，并模型化相关大气对流层及电离层延迟误差项，最终得到正确的接收机钟差及卫星位置信息。