一种星载测量型GNSS接收机地面验证和性能评测方法

摘要

一种星载测量型GNSS接收机地面验证和性能评测方法，首先对星载测量型GNSS接收机产生的观测数据进行观测数据验证，验证完毕后，进一步利用几何学定轨法对星载测量型GNSS接收机进行定轨性能测试。对观测数据进行数据验证时主要包括观测数据的标准格式处理、观测数据类型完整性检查、不同导航卫星同一频率的观测值双差及同一导航卫星的不同频率观测值的单差计算对观测数据质量评估、无星历条件下零/短基线模式仿真数据观测对伪距和载波噪声进行评测四个环节。定轨性能测试时，通过求解线性化的观测方程并与理论值进行比较，获得星载测量型GNSS接收机的定轨精度。本发明方法可以直接、全面的对星载测量型GNSS接收机的性能进行评测。

主权项

1.一种星载测量型GNSS接收机地面验证和性能评测方法，其特征在于：首先对星载测量型GNSS接收机产生的观测数据进行观测数据验证，验证完毕后，进一步利用几何学定轨法对星载测量型GNSS接收机进行定轨性能测试；其中，对星载测量型GNSS接收机产生的观测数据进行测试验证的方法如下：(1)识别和探测星载测量型GNSS接收机输出的观测值异常字符，记录观测值异常的位置，并将观测值异常字符所在的数据包剔除，将观测值全部正常的数据包依据RINEX标准数据格式输出；(2)对步骤(1)的输出进行观测数据类型完整性检查，分别统计单个观测历元中星载测量型GNSS接收机所能观测到的各导航卫星的观测数据类型及各类型的观测数据个数，如果对于每一颗导航卫星均满足各类型的观测数据个数相同或者虽然各类型的观测数据不同但其中个数最大值和最小值之差不小于预设值，则进入下一步，否则判定星载测量型GNSS接收机性能不满足要求并结束评测；(3)对步骤(1)的输出，将同一频率的观测值先在同一历元卫星间做差形成观测值双差，然后求取观测值双差与该历元的理论值双差的差值作为残差并与预设的残差阈值进行比较，如果残差不小于残差阈值则进入下一步，否则判定星载测量型GNSS接收机性能不满足要求并结束评测；(4)对步骤(1)的输出，将同一导航卫星的相位观测值组成无几何距离影响的电离层组合观测值，求取该导航卫星不同频率下的电离层组合观测值的标准差并忽略电离层和多路径效应，得到同一导航星不同频率的观测值单差，如果单差的数量级在毫米级或以下则进入下一步，否则判定星载测量型GNSS接收机性能不满足要求并结束评测；(5)将标准的GNSS接收机和星载测量型GNSS接收机置于同一仿真信号环境中，在两个频点上分别求取两个接收机的双差观测量，然后求取该两个频点对应的双差观测量的差值并与预设的标准差阈值进行比较，如果双差观测量的差值不小于预设的标准差阈值则判定GNSS接收机观测数据验证通过，否则判定星载测量型GNSS接收机性能不满足要求并结束评测；对星载测量型GNSS接收机进行定轨性能测试的方法为：(A)对星载测量型GNSS接收机的观测数据进行预处理，剔除粗差观测值、探测和定位周跳；(B)对星载测量型GNSS接收机的伪距观测数据和载波观测数据进行数学建模，得到观测方程如下，R^k(t_r，t_e)＝ρ^k(t_r，t_e)-(δt_r-δt_e)c+δ_ion+δ_trop+δ_tide+δ_rel+δ_multi1+ε_c${\mathrm{\lambda \phi }}^k(t_r,t_e)={\rho }^k(t_r,t_e)-(\delta t_r-\delta t_e)c+\lambda N_r^e-{\delta }_{\mathrm{ion}}+{\delta }_{\mathrm{trop}}+{\delta }_{\mathrm{tide}}+{\delta }_{\mathrm{rel}}+{\delta }_{\mathrm{multi}1}+{ϵ}_p$其中，R为伪距观测值，φ为相位观测值，t_e为GPS卫星k发射信号的时刻，t_r为接收机接收信号的时刻，c为光速，上标k表示不同的GPS卫星；ρ^k为卫星在t_e时刻与接收机在t_r时刻的距离，δt_r和δt_e分别表示接收机钟和卫星钟在时刻t_r和t_e的钟差，δ_ion为电离层改正，δ_trop为对流层改正，δ_tide为潮汐改正，δ_rel为相对论效应改正，δ_multi1为接收系统多径效应改正，λ为信号波长，ε_c和ε_p分别为测距和测相的观测值中残余的误差，表示载波相位的整周模糊度；(C)对观测方程进行线性化并求解，得到星载测量型GNSS接收机测量得到的初始轨道数据；(D)利用最小二乘准则对步骤(C)得到的初始轨道数据与理论轨道数据进行平差，将平差后得到的轨道数据与理论坐标做差，如果两者误差优于设定精度，则将该轨道数据作为定轨的结果；如果两者误差无法达到设定精度，则重复执行本步骤，直到两者误差满足设定的精度。