一种基于区域多参考站联合解算的卫星钟差实时估计方法

摘要

本发明提出了基于区域多参考站联合解算的卫星钟差实时估计方法，改善实时精密单点定位的精度和时效性。该方法基于星间、历元间差分技术，利用区域参考站实时采集的全球卫星导航系统(GNSS)载波相位观测值和国际GNSS服务(IGS)中心提供的超快速预报(IGU)星历，通过多参考站联合解算，获得相对于参考历元的相对卫星钟差，结合IGU预报钟差及其内插值，获得全部历元的相对钟差值。本发明运算量小，解算速度快，仅需要少量参考站的载波相位观测值便可以迅速获得较高精度的实时卫星钟差产品。基于多参考站的GNSS数据联合处理，避免了单基站解算的不稳定性，减小了对流层参数时间和空间相关性对钟差估计的不利影响。

主权项

1.一种基于区域多参考站联合解算的卫星钟差实时估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)，对参考站获取的观测文件数据进行预处理；步骤(2)，对实时获取的IGU预报轨道进行插值计算，以匹配所述观测文件的采样间隔；步骤(3)，固定卫星轨道参数、参考站坐标和对流层参数，并对误差模型改正；步骤(4)，采用测量的精度为0.2～0.3mm的载波相位观测值，通过非差无电离层组合，得到多个参考站的卫星无电离层组合相位观测方程，并分别得到所述多个参考站对应的卫星无电离层组合相位观测值L；所述无电离层组合相位观测方程为：L＝ρ+c·δ_r-c·δ+N+Trop+d_M+ε_Φ   (1)式中，ρ为卫星与接收机之间的几何距离；δ_r、δ分别为接收机和卫星钟差；c为光速；N为无电离层组合的模糊度参数；Trop为对流层延迟改正；d_M为相对论效应、潮汐改正和相位缠绕等误差项的模型改正；ε_Φ为相位的观测噪声；步骤(5)，在同一参考站同一历元中，对所述卫星无电离层组合相位观测值进行星间差分，得到星间差分无电离层组合的相位观方程，并得到星间差分无电离层组合的相位观测值ΔL；所述星间差分无电离层组合的相位观方程为：ΔL＝Δρ-c·Δδ+ΔN+ΔTrop+Δd_M+Δε_Φ   (2)式中，Δρ为站、星几何距离星间差；Δδ为钟差星间差，即相对钟差；c为光速；ΔN为星间差分模糊度参数；ΔTrop为星间差分对流层延迟改正Δd_M为星间差分误差项模型改正；Δε_Φ为星间差分观测噪声；遍历所述多个参考站，得到所述每个参考站对应的星间差分无电离层组合的相位观值；步骤(6)，对所述多个参考站对应的星间差分无电离层组合的相位观测值进行历元间差分，得到每个参考站对应的星间差分观测方程，并得到每个参考站对应的星间差分观测值的历元间差▽ΔL；所述星间差分观测方程为：▽ΔL＝▽Δρ-c·▽Δδ+▽ΔTrop+▽Δd_M+▽Δε_Φ   (3)式中，▽Δρ为站、星几何距离星间差分的历元间差；c为光速；▽Δδ为相对钟差的历元间差；▽ΔTrop为对流层延迟改正星间差分的历元间差；▽Δd_M为误差项模型改正星间差分的历元间差；▽Δε_Φ为观测噪声星间差分的历元间差；步骤(7)，所述多参考站对应的星间差分观测方程联立，采用最小二乘估计进行解算，得到相对于参考历元的相对卫星钟差：假设有m个参考站同步观测n颗GPS卫星，定义参考卫星号为r＝1，有如下观测方程：AX＝B   (4)其中，未知参数矩阵X：X＝[Tw₁，...，Tw_m，▽Δδ^1，2，▽Δδ^1，3，...，▽Δδ^1，n]^T   (5)未知参数中有m个观测站天顶对流层湿延迟Tw_m和n-1个相对卫星钟差历元间差▽Δδ^1，n；假定天顶对流层湿延迟不变；系数矩阵A为：$A=\left[\begin{array}{cc}\underset{(n-1)\times 2m}{e_1}& \underset{(n-1)\times (n-1)}{E·c}\\ \underset{(n-1)\times 2m}{e_2}& \underset{(n-1)\times (n-1)}{E·c}\\ ...& ...\\ \underset{(n-1)\times 2m}{e_m}& \underset{(n-1)\times (n-1)}{E·c}\end{array}\right]---\left(6\right)$所述观测方程的观测向量B为：$B=\left[\begin{array}{c}\underset{(n-1)\times 1}{u_1}\\ \underset{(n-1)\times 1}{u_2}\\ .\\ .\\ .\\ \underset{(n-1)\times 1}{u_m}\end{array}\right]---\left(8\right)$$u_k=\left[\begin{array}{c}▿\Delta {\rho }_k^{\mathrm{1,2}}-▿\Delta L_k^{\mathrm{1,2}}+▿\Delta {\mathrm{dry}}_k^{\mathrm{1,2}}+▿\Delta {d_{\mathrm{Mk}}}^{\mathrm{1,2}}\\ ▿\Delta {\rho }_k^{\mathrm{1,3}}-▿\Delta L_k^{\mathrm{1,3}}+▿\Delta {\mathrm{dry}}_k^{\mathrm{1,3}}+▿\Delta {d_{\mathrm{Mk}}}^{\mathrm{1,3}}\\ .\\ .\\ .\\ ▿\Delta {\rho }_k^{1,n}-▿\Delta L_k^{1,n}+▿\Delta {\mathrm{dry}}_k^{1,n}+▿\Delta {d_{\mathrm{Mk}}}^{1,n}\end{array}\right]---\left(9\right)$其中，E为单位阵；c为光速；▽ΔM^r，j为投影函数星间差的历元间差；j为卫星号；k为观测站号；r为参考卫星号；为传播路径上的对流层干延迟星间差的历元间差；步骤(8)，根据所述步骤(7)得到所述相对于参考历元的相对卫星钟差，利用IGU预报钟差及其内插值进行约束，得到卫星在任一历元的相对钟差。