[发明专利]一种基于用户测距误差实时估计的GNSS卫星星历故障检测方法

权利要求书

1.一种基于用户测距误差实时估计的GNSS卫星星历故障检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，统一精密星历和广播星历时空基准，采用国际GNSS服务推荐的天线相位中心参考值修正天线相位中心偏差；

步骤2，消除广播星历时钟与精密星历时钟之间的偏差；

步骤3，依据误差投影的方式求解单用户瞬时空间信号用户测距误差；

步骤4，基于空间信号的分布特征提出基于卡尔曼滤波的载波相位平滑伪距算法的空间信号误差实时估计方法；

步骤4.1计算伪距观测值

其中：

r—地面测站与卫星的实际距离，已考虑地球自转的影响；

c—光速；

T—对流层天顶延迟误差；

I—载波f_i的电离层延迟；

δt_u，δt，δt_r—分别表示接收机、卫星和相对论引起的时间偏差；

ρ_i—载波f_i的伪距观测值；

ε_ρi—载波f_i的观测噪声；

步骤4.2应用无电离层组合削弱各种大气误差影响，提高单用户瞬时空间信号用户测距误差的估计精度

其中：

ρ_IF—伪距观测值的无电离层组合；

—没有被准确刻画的模型误差和观测噪声；

步骤4.3利用载波相位平滑伪距的方式压制双频组合的伪距噪声

其中：ρ(k)，φ(k)，—分别表示第k历元时刻卫星的伪距观测值，载波相位观测值和载波相位平滑伪距观测值；

M—平滑时间常数；

步骤4.4构建卡尔曼滤波状态模型和观测模型选择最优的平滑时间常数

其中：W(k)，V(k)—分别是系统过程噪声和测量噪声；

步骤4.5利用滤波增益K实现载波相位平滑伪距中平滑时间常数M的最优控制，抑制伪距观测值的观测误差

令可变形为

其中：

分别表示根据广播星历计算的测距信息和时钟结果；

ε_e，ε_c分别表示卫星广播星历误差和卫星时钟误差在视线方向上的投影；

分别为载波相位平滑后的伪距观测值和噪声；

可由广播星历得到的卫星位置以及测站位置计算得到，测站位置可以用国际GNSS服务发布的参考位置信息，δt_TGD1，δt_TGD2均可根据接收机观测文件和广播星历求出，T通过Saastamoinen模型消除，所有能计算的量可表示为

根据所有卫星的单用户瞬时空间信号用户测距误差的分布规律，可假设

IURE^j＝ρ_cal^j+cδt_u (11)

其中：E_IURE—计算过程中所用卫星单用户瞬时空间信号用户测距误差正态分布中心点的均值；

表达式(11)为对于零均值伪距观测噪声而言可以得到单用户瞬时空间信号用户测距误差；

步骤5，选择门限值剔除异常值。

2.根据权利要求1所述的一种基于用户测距误差实时估计的GNSS卫星星历故障检测方法，其特征在于：步骤2具体如下：

步骤2.1计算广播星历时钟时采用下式消除卫星群延迟的影响

其中：

f₁，f₂—分别为BDS载波B1I和B2I的频率；

t_brd—分别为修正和未修正群延迟的卫星时钟，可根据广播星历中时钟参数插值求得；

δt_TGD1，δt_TGD2—分别为BDS载波B1I和B2I的群延迟；

步骤2.2采用加权平均的方式估算所有卫星时钟的公共偏差，消除两种时钟产品之间较大的时间基准偏差

其中：

—历元k时刻两种时钟产品之间的公共偏差；

δt^j—卫星j精密星历时钟；

w^j—卫星j时钟差在计算公共偏差时的权重；

N—所有有效卫星总数。

3.根据权利要求1所述的一种基于用户测距误差实时估计的GNSS卫星星历故障检测方法，其特征在于：步骤3具体如下：

在统一时空基准后，依据误差投影的方式求解单用户瞬时空间信号用户测距误差

其中：IURE^j—卫星j的单用户空间信号用户测距误差；

X^j—分别表示利用广播星历和精密星历计算的卫星位置；

X_r—用户接收机位置；

·—矩阵相乘运算符；

c—光速；