[发明专利]一种用于航空重力测量中星座跳变误差的平滑消除方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及到航空重力测量技术领域，特指一种用于航空重力测量中星座跳变误差的平滑消除方法。

背景技术

航空重力测量是目前获取近地信息的重要手段之一，确定航空载体自身的加速度等状态参数是实现航空重力测量数据处理的前提和关键。目前，普遍利用卫星导航系统的高精度定位能力进行实载体加速度的精密测量，因此测量结果受到各项GNSS误差源的影响，其中星座跳变误差是对结果影响较大的重要误差源。

航空重力测线长度可达数百公里，由于仰角约束、信号遮挡等原因，导航卫星的可见性发生改变是不可避免的现象，进而导致不同历元解算加速度时将采用不同的空间卫星星座。前后历元解算的空间基准发生改变时，解算的载体位置会引起跳变，该跳变误差在求取加速度的差分过程中将被逐次放大，对提取的重力信号产生严重影响。

跳变误差的量级与站的可见卫星总数、卫星仰角、卫星轨道类型、星座几何构型等因素有关。研究发现，当载波相位观测值的测量误差为厘米级时，星座构型跳变虽然对定位结果的影响为毫米级，可忽略不计，但对差分运算得到的载体加速度的影响可达数百mGal（1mGal=10^-5m/s²）甚至上千mGal的影响。所提取的重力异常信号的量级一般在100mGal量级，因此该项误差对微弱重力信号的提取将会产生严重影响，低通滤波时会产生边缘效应将影响测量的多个重力异常值，目前在数据处理中一般采取以下几种手段来减弱该项误差的影响：

（1）卫星剔除法。在测线数据处理前，首先剔除该测线上发生可见性变化的卫星。该方法存在的弊端是可利用的卫星资源减少，解算结果的精度降低；数据处理程序复杂；仅适用于较短测线。

（2）协方差加权法。通过设计加权矩阵，低仰角卫星将被赋予较小的权重以降低对星座跳变误差的影响。该方法存在的弊端是加权矩阵的设计缺乏理论性，只能在一定程度上减小跳变误差的影响而无法完全消除，并且对非低仰角原因导致的星座跳变误差修正没有效果，例如接收机由于被遮挡等原因导致的对高仰角卫星的失锁等。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、操作简便、可完全消除跳变误差、有利于提高解算精度的用于航空重力测量中星座跳变误差的平滑消除方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于航空重力测量中星座跳变误差的平滑消除方法，首先对每条测线出现导航星座跳变的时刻进行分类和标记，并按照跳变的类型进行误差估计和补偿；然后，对跳变前后历元的计算位置的位置进行加权平滑补偿，以消除星座跳变对载体位置解算的影响，以获取平滑的位置序列。

作为本发明的进一步改进：

所述加权平滑补偿的过程为：

（1）某计算时刻t，星座跳变前的位置x^a可通过最小二乘算法求解，并对跳变后的解x^b进行估计：

x^b=x^a+△x

（2）在解x^a和x^b之间进行加权平均，即：

x‾(t)=ω(t)xb+[1-ω(t)]xa]]>

上式中，0≤ω(t)≤1称为平滑因子，且满足：T为位置序列跳变时刻，T_L为数据平滑的位置序列长度，称为平滑窗口长度；

（3）由以上步骤（1）和步骤（2）得到加权平滑方案：