[发明专利]顾及卫星导航系统间偏差的融合定位导航授时计算模型构建方法

说明书

本发明提供一种顾及卫星导航系统间偏差的融合定位导航授时计算模型构建方法，步骤为：卫星导航系统相对于北斗卫星导航系统的系统间偏差的标定；系统间偏差应用时的实时检验；构建系统间偏差的误差方程或者约束条件，构建顾及卫星导航系统间偏差的融合定位导航授时计算模型，并对结果进行检验，可实现北斗卫星导航系统与其他卫星导航系统的高精度融合定位授时，得到统一的导航定位结果、唯一的接收机钟差和相对于北斗卫星导航系统的系统间偏差，特别是在可见卫星数有限的特殊环境下，达到提高导航定位精度和可靠性的计算效果，可操作性更强，易于推广实现，有很广阔的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及卫星测绘导航定位技术领域，尤其涉及一种顾及卫星导航系统间偏差的融合定位导航授时计算模型构建方法。

背景技术

目前，世界上主要有GPS、GLONASS、Galileo、北斗卫星导航系统(BeiDouNavigation Satellite System，简称BDS)与其他卫星导航系统(Global NavigationSatellite System，简称GNSS)系统，以及印度和日本的增强系统。

由于多卫星导航系统显著增加了用户可见卫星观测量，极大地提高了导航定位的连续性、可靠性和精确性。多GNSS的组合导航定位已成为GNSS应用的主要趋势。

然而，由于各导航卫星系统是由不同国家和地区主导的，各系统兼容性与互操作性仍然存在问题，不同的卫星导航系统采用了不同的坐标系统、时间系统、载波频率、信号体制以及不同星座等，造成同一用户接收机所接收的不同导航卫星系统观测量存在系统间偏差(ISB，Inter-System Bias)。这种系统间偏差如果不合理控制，势必会影响GNSS组合导航定位的性能，系统间偏差已成为多卫星导航系统融合定位所必须要考虑的最主要因素，也是GNSS互操作必须要考虑的问题。

为了克服多卫星导航系统观测的系统间偏差影响，必然需要构建合适的融合算法。在当前的现有技术中，利用多卫星导航系统观测数据进行融合定位常采用如下算法：一是基于各导航系统导航定位结果的融合算法；二是基于各导航系统的原始观测量的紧组合算法。

基于各导航系统导航定位结果的融合算法相对简单，其特点是：(1)由于要求单系统能进行计算，需要每个系统观测到的卫星数至少4颗；(2)由于单系统计算参数，计算并不考虑系统间偏差对结果的影响。其解算通常分两步，第一步为各导航系统单独计算得到导航定位结果，这结果通常是有差异的；第二步为对单系统结果进行融合，由于不同卫星系统观测量得到的接收机钟差相对不同卫星系统的时间基准，且包含了硬件延迟偏差，这种接收钟差的差异可能会非常大，在融合时仅对位置参数进行融合，得到新的位置参数。

而基于各导航系统原始观测量的紧组合算法相对复杂，其特点是：(1)由于多系统观测方程整体解算，比基于结果的融合算法要求的卫星数要少，如BDS/GPS融合，需要卫星数至少5颗；(2)由于同时估计了不同卫星系统的接收机钟差，系统间偏差被接收机钟差所接收，所估计的接收机钟差往往是不同的，这在卫星授时应用中，使用不同的接收机钟差有不同的授时结果。其解算特点是：在建立误差方程时，考虑不同卫星导航系统观测量存在不同接收机钟差，从而建立不同估计参数的误差方程，如此估计的参数包括位置参数和不同卫星系统的接收机钟差，然后对建立的误差方程进行统一解算。

上述两种方式都有各自明显的缺点，基于各导航系统导航定位结果的融合算法虽然相对简单，但是并不考虑系统间偏差对结果的影响；而基于各导航系统原始观测量的紧组合算法在理论上更严密，结果更可靠，但是获得接收机钟差有多个，使用了几个卫星系统的观测量就有几个钟差，这几个钟差往往是不同的，这对用户造成混乱，而且精度也在实际使用时还是有所欠缺。

发明内容