[发明专利]一种星钟与R-轨道误差混合估计的实时精密单点定位方法

摘要

本发明公开了一种星钟与R-轨道误差混合估计的实时精密单点定位方法，基于星钟与R-轨道误差混合估计的实时精密单定位由实时卫星钟差估计端和流动站用户端组成：实时卫星钟差估计端利用广播星历和区域CORS的连续观测数据实时估计卫星钟差，通过移动网络迅速播发至流动站；流动站用户端一方面接收GNSS观测数据，另一方面通过移动网络终端获取卫星钟差数据并解码，经过数据预处理后进行精密单点定位。使用本发明方法，PPP的定位精度和收敛时间较基于IGS实时数据流方法得到显著提升；支持小规模CORS应用，克服了卫星定轨需要大范围地面站的限制；流动站用户仅需接收实时卫星钟差改正数据而无需精密轨道数据，降低了网络通信负担。

主权项

一种星钟与R‑轨道误差混合估计的实时精密单点定位方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1)，实时卫星钟差估计端使用区域CORS观测数据，结合广播星历自主估计卫星钟差，将卫星钟差与径向轨道误差混合估计，得到吸收广播星历径向轨道误差的卫星钟差产品，具体为：根据区域CORS观测数据，建立GPS双频无电离层组合观测模型：$\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{IF}}=-\mathrm{\μ}\·\mathrm{\Δr}+\mathrm{\μ}\·\mathrm{\Δs}+{\mathrm{cdt}}_r-{\mathrm{cdt}}^s+M\·\mathrm{zpd}+{\mathrm{\ϵ}}_{P_{\mathrm{IF}}}\\ {\mathrm{\ΔL}}_{\mathrm{IF}}=-\mathrm{\μ}\·\mathrm{\Δr}+\mathrm{\μ}\·\mathrm{\Δs}+{\mathrm{cdt}}_r-{\mathrm{cdt}}^s+M\·\mathrm{zpd}+A_{\mathrm{IF}}+{\mathrm{\ϵ}}_{L_{\mathrm{IF}}}\end{array}---\left(1.1\right)$其中，c表示光速；ΔP_IF、ΔL_IF分别表示无电离层组合的伪距码、载波相位的观测残差；A_IF表示载波相位无电离层组合模糊度；μ、Δr和Δs分别表示站星间单位向量、测站近似坐标改正数、卫星近似坐标改正数；dt_r表示接收机钟差；dt^s表示卫星钟差；M和zpd表示对流层映射函数和天顶对流层湿延迟；和表示相应的观测噪声；根据所述式(1.1)，通过星间差分的方式消除接收机钟差误差项cdt_r、测站近似坐标改正数Δr以及卫星近似坐标改正数Δs，建立基于双频无电离层组合的星间差分观测模型：$\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔP}}_{\mathrm{IF}}^{i-j}=M^{i-j}\·\mathrm{zpd}-c({\mathrm{dt}}^{i-j}-{\mathrm{\Δ}}^{i-j}/c)+{\mathrm{\ϵ}}_{P_{\mathrm{IF}}}^{i-j}\\ {\mathrm{\ΔL}}_{\mathrm{IF}}^{i-j}=M^{i-j}\·\mathrm{zpd}+A_{\mathrm{IF}}^{i-j}-c({\mathrm{dt}}^{i-j}-{\mathrm{\Δ}}^{i-j}/c)+{\mathrm{\ϵ}}_{L_{\mathrm{IF}}}^{i-j}\end{array}---\left(1.2\right)$其中，n为观测的GPS卫星个数；j为GPS参考卫星，(i‑j)表示卫星i与卫星j做星间差分，其中i＝1，2，3...n，i≠j；Δ^i‑j表示卫星i与卫星j径向轨道误差的星间差分值；(dt^i‑j‑Δ^i‑j/c)表示吸收径向轨道误差的卫星钟差；根据所述式(1.2)，令建立估计卫星钟差的误差方程：$\left[\begin{array}{c}{v}^{1-j}\\ v^{2-j}\\ v^{3+j}\\ ...\\ v^{n-j}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccc}{M}^{1-j}& c& 0& 0& 0& 0\\ M^{2-j}& 0& c& 0& 0& 0\\ M^{3-j}& 0& 0& c& 0& 0\\ ...& ...& ...& ...& ...& ...\\ M^{n-j}& 0& 0& 0& 0& c\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{zpd}\\ {\mathrm{dt}}_{1-j}^s\\ {\mathrm{dt}}_{2-j}^s\\ {\mathrm{dt}}_{3-j}^s\\ ...\\ {\mathrm{dt}}_{n-j}^s\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔL}}_{\mathrm{IF}}^{1-j}\\ {\mathrm{\ΔL}}_{\mathrm{IF}}^{2-j}\\ {\mathrm{\ΔL}}_{\mathrm{IF}}^{3-j}\\ ...\\ {\mathrm{\ΔL}}_{\mathrm{IF}}^{n-j}\end{array}\right]---\left(1.3\right)$其中，v^i‑j表示卫星i与卫星j观测方程残差的星间差分值；表示卫星i与卫星j无电离层组合观测残差的星间差分值；根据所述式(1.3)的误差方程，使用卡尔曼滤波解算，得到吸收了径向轨道误差的实时卫星钟差；步骤2)，对所述实时卫星钟差进行编码后，通过移动网络实时播发至流动站用户；步骤3)，流动站用户接收观测数据、广播星历，并通过移动网络获取所述实时卫星钟差数据并解码；流动站用户根据所述观测数据、广播星历以及解码后的实时卫星钟差，结合星间单差模型使用卡尔曼滤波进行PPP解算，得到最终定位结果。