[发明专利]一种星载测量型GNSS接收机地面验证和性能评测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高动态星载高精度测量型GNSS接收机的数据质量测试与评估方法。

背景技术

传统的定位型接收机由于测量精度低，已经无法满足目前卫星的高精度测定轨要求。高性能的星载测量型(定轨型)GNSS接收机通过导航信号的伪距和载波相位的测量，经过数据处理可以实现航天器厘米级精度的轨道测量，由此实现航天器的高精度定轨。随着GNSS技术的不断发展与完善，许多具有高精度定轨要求的航天器(例如资源卫星，测绘卫星等)都搭载有星载高精度测量型GNSS接收机。由于该接收机以导航信号本身为主要测量目标，与传统定位型GNSS接收机仅对导航电文进行处理的方式有极大的差异。测量型GNSS接收机重点对导航信号的伪距、载波相位和多普勒变化率等导航信号本身物理特性进行精密测量，从而提供足够的观测数据。由于GPS导航信号本身功率极低，且测量内容与普通接收机不同。因此，高精度测量型GNSS接收机无法采用传统的定位型GNSS接收机的验证方法进行性能评估。同时，由于航天器在轨道飞行速度极快(每秒超过7Km/s)。所以导航信号具有极高的动态多普勒特性，在地面测试中也无法进行有效的仿真。因此，高精度测量型GNSS接收机无法使用传统的外场差分测试方法进行GNSS接收机的地面性能验证。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种可靠、全面，并能直接应用于星载测量型GNSS接收机的地面测试和性能评估方法。

本发明的技术解决方案是：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；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