專(zhuān)利名稱(chēng)：：確定全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及無(wú)線通訊，信號(hào)硬件延遲，導(dǎo)航定位與授時(shí)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)英文名稱(chēng)為GlobalNavigationSatelliteSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)GNSS0其工作原理由距地球表面24萬(wàn)公里在軌連續(xù)運(yùn)行的多顆衛(wèi)星(包括中軌衛(wèi)星和地球靜止衛(wèi)星等)不間斷地發(fā)送L波段的無(wú)線電信號(hào)，無(wú)線電信號(hào)經(jīng)過(guò)地球大氣層到達(dá)地面被GNSS接收機(jī)捕獲，通過(guò)對(duì)捕獲的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和處理可用于導(dǎo)航、定位和授時(shí)等領(lǐng)域。目前，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要包括美國(guó)GPS、俄羅斯GL0NASS、歐盟GALIEO和中國(guó)北斗系統(tǒng)。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)各個(gè)衛(wèi)星上安裝有信號(hào)產(chǎn)生器，信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生無(wú)線電信號(hào)再通過(guò)硬件通道裝置發(fā)送至衛(wèi)星天線，由天線向地面發(fā)射。不同頻率的信號(hào)經(jīng)過(guò)硬件通道時(shí)將產(chǎn)生不同的延遲，任意兩個(gè)不同頻率信號(hào)對(duì)應(yīng)的延遲之差稱(chēng)為頻間偏差，分為導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差和接收機(jī)頻間偏差。合理精確地確定其數(shù)值是實(shí)現(xiàn)基于GNSS監(jiān)測(cè)/反演電離層活動(dòng)必須要解決的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)，對(duì)提高精密單點(diǎn)定位和時(shí)間同步精度也具有重要的作用。目前，國(guó)際上進(jìn)行衛(wèi)星頻間偏差確定和發(fā)布的機(jī)構(gòu)主要有歐洲伯爾尼大學(xué)天文研究所(CODE)以及美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)等極少數(shù)歐美國(guó)家的科研單位，他們確定導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的方法都是基于全球分布的大量基準(zhǔn)站(200個(gè)左右)實(shí)施的，然而，我國(guó)北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)因受到軍事、經(jīng)濟(jì)等諸多因素限制只能在全球范圍內(nèi)布設(shè)少數(shù)的基準(zhǔn)站，目前國(guó)際上常用的方法均無(wú)法在基準(zhǔn)站較少的情形下確定導(dǎo)航衛(wèi)星的頻間偏差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種確定全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的方法。該方法結(jié)合電離層薄層假說(shuō)，首先，通過(guò)參數(shù)重整精確估計(jì)衛(wèi)星和接收機(jī)綜合頻間偏差，進(jìn)而，設(shè)計(jì)導(dǎo)航衛(wèi)星和接收機(jī)頻間偏差分離參考基準(zhǔn)的自適應(yīng)選擇準(zhǔn)則，精確確定了導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案1、導(dǎo)航衛(wèi)星和接收機(jī)綜合頻間偏差的確定GNSS雙頻無(wú)幾何影響組合觀測(cè)值是GNSS原始觀測(cè)值的線性組合，其中僅包含有空間電離層對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的延遲影響以及衛(wèi)星和接收機(jī)頻間偏差影響，由于衛(wèi)星和接收機(jī)頻間偏差線性相關(guān)導(dǎo)致其無(wú)法分離。本發(fā)明通過(guò)參數(shù)重整將衛(wèi)星和接收機(jī)頻間偏差當(dāng)作一個(gè)參數(shù)處理，在電離層薄層假說(shuō)的前提下，采用日固地磁坐標(biāo)系下的廣義三角級(jí)數(shù)模型模擬測(cè)站上空電離層變化，利用最小二乘方法逐測(cè)站實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和接收機(jī)綜合頻間偏差的確定。2、導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的分離將1中求解的各測(cè)站衛(wèi)星和接收機(jī)綜合頻間偏差參數(shù)當(dāng)作觀測(cè)量，進(jìn)而設(shè)計(jì)了導(dǎo)航衛(wèi)星和接收機(jī)頻間偏差分離參考基準(zhǔn)的自適應(yīng)選擇準(zhǔn)則，采用最小二乘方法，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的精確確定。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果本發(fā)明方法由于采用逐測(cè)站估計(jì)衛(wèi)星和接收機(jī)綜合頻間偏差，避免了大范圍電離層建模，只需少數(shù)基準(zhǔn)站，即可滿足我國(guó)北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)確定導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的要求，使用方便快捷。另外，本發(fā)明基于8-10個(gè)全球分布基準(zhǔn)站確定全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的精度和可靠性與國(guó)際上采用200個(gè)左右基準(zhǔn)站確定的導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的精度和可靠性相當(dāng)。附圖表說(shuō)明附圖1確定全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的方法組成附圖2導(dǎo)航衛(wèi)星與接收機(jī)綜合頻間偏差的確定附圖3導(dǎo)航衛(wèi)星與接收機(jī)綜合頻間偏差的分離附圖4本發(fā)明方法確定的導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差(IGG)與國(guó)際上發(fā)布值(CODE、JPL)穩(wěn)定性對(duì)比其中，圖4中，本發(fā)明方法確定的GPS導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差優(yōu)于國(guó)際發(fā)布值(CODE、JPL采用全球分布200個(gè)左右基準(zhǔn)站，但本發(fā)明方法僅采用全球分布8個(gè)測(cè)站)具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示，確定全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的方法包含導(dǎo)航衛(wèi)星與接收機(jī)綜合頻間偏差的確定及導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的分離兩大步驟，具體如下1、導(dǎo)航衛(wèi)星與接收機(jī)綜合頻間偏差的確定1.1)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)的采集采集全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)包含相位觀測(cè)數(shù)據(jù)、碼觀測(cè)數(shù)據(jù)以及導(dǎo)航衛(wèi)星星歷。其中相位觀測(cè)值和碼觀測(cè)值如式(1)所示Pi1=Pj+c\dt'-Cit^djtropi+dIonmi+c\ddcbM+d'dcbm)(1)L1mt=p;+c.(dtJ-dtt)+Ci1trm-djonmi+c.(ddcbmi+Ci1dcbm)-λΜ·N1mi其中為碼觀測(cè)值，〗4為相位觀測(cè)值，j為衛(wèi)星偽隨機(jī)號(hào)，i為接收機(jī)編號(hào)，m為頻率編號(hào)。P/為第j號(hào)衛(wèi)星與第i接收機(jī)之間的幾何距離，c為光速，dtJ為第j號(hào)衛(wèi)星的鐘差，Clti為第i接收機(jī)的鐘差，《，為第j號(hào)衛(wèi)星與第i接收機(jī)之間信號(hào)傳播路徑上的對(duì)流層誤差，為第j號(hào)衛(wèi)星與第i接收機(jī)之間信號(hào)傳播路徑上在第m個(gè)頻率上的電離層誤差，^^為第j號(hào)衛(wèi)星第m個(gè)頻率上的硬件延遲，《<為第i接收機(jī)第m個(gè)頻率上的硬件延遲，λm為第m個(gè)頻率信號(hào)的波長(zhǎng)，為觀測(cè)的整周模糊度。式(1)中除λω、Λ&、和之外，其他項(xiàng)均與頻率無(wú)關(guān)。由于電離層的彌散性質(zhì)，《m,與信號(hào)傳播路徑上的電子總含量TEC滿足下面(2)式所示的關(guān)系其中A為一常數(shù)，取值為40.26XIO16,TEC為信號(hào)傳播路徑上電子總含量，fm為信號(hào)頻率。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原始觀測(cè)值須滿足雙頻(即m=2)、采樣頻率不低于30秒、高度截至角小于5度三個(gè)條件。1.2)碼和相位觀測(cè)值的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制將步驟1.1)采集到的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)采用擬準(zhǔn)檢定法進(jìn)行粗差的檢測(cè)和剔除、周跳的探測(cè)和修復(fù)，然后，采用相位平滑偽距方法對(duì)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到新觀測(cè)值^。新觀測(cè)值較原始數(shù)據(jù)具有更高的精度。1.3)組建無(wú)幾何影響觀測(cè)值將步驟1.2)中得到的2個(gè)頻率上新觀測(cè)值與、H，按照下面(3)式組建無(wú)幾何影響觀測(cè)值其中為第j號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差，即》ρη=Ci1dch-Ci1dcb2，Ripu為第i接收機(jī)頻間偏差，艮口Apn=dCcbll-dCcb2l。該無(wú)幾何影響觀測(cè)值中僅含有導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差巧12、接收機(jī)頻間偏差巧12以及電離層總電子含量三類(lèi)未知參數(shù)。1.4)利用導(dǎo)航衛(wèi)星星歷計(jì)算全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星的位置利用步驟1.1)中采集到的導(dǎo)航衛(wèi)星星歷計(jì)算出指定時(shí)刻全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星的位置。1.5)電離層薄層交叉點(diǎn)位置計(jì)算按照電離層薄層假說(shuō)理論，假定電離層電子總含量壓縮至某一高度的薄層上，本發(fā)明中設(shè)定該高度為350ΚΜ。將導(dǎo)航衛(wèi)星至接收機(jī)信號(hào)傳播路徑與該薄層的交點(diǎn)稱(chēng)為電離層薄層交叉點(diǎn)。結(jié)合全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基準(zhǔn)站的位置，用下面的(4)式與(5)式計(jì)算電離層薄層交叉點(diǎn)的位置①計(jì)算接收機(jī)與衛(wèi)星連線在地心的夾角EA(445°),、EA=-^ir-4°(4)、e/+200J其中el為接收機(jī)與衛(wèi)星之間的高度角，這是個(gè)精度滿足要求的近似計(jì)算公式。②計(jì)算電離層薄層交叉點(diǎn)的地心經(jīng)度仍-和緯度Xipp(Pipp=fPp+EA-co^a、,sinα(5)\ρ=\+ΕΑ--、COSfPvp其中-.φρ、λ5為接收機(jī)的地心經(jīng)度和緯度；α為衛(wèi)星相對(duì)于接收機(jī)的方位角。1.6)確定導(dǎo)航衛(wèi)星和接收機(jī)綜合頻間偏差步驟1.3)中TEC/可采用數(shù)學(xué)模型TEC(A,t)進(jìn)行模擬，本發(fā)明采用下面(6)式的廣義三角級(jí)數(shù)函數(shù)模型進(jìn)行模擬8其中λipp為步驟1.5)中計(jì)算得到的電離層薄層交叉點(diǎn)的緯度A是廣義三角級(jí)數(shù)函數(shù)的系數(shù)，為待求參數(shù)；N為廣義三角級(jí)數(shù)的階數(shù)，取N2=2，隊(duì)=Nj=1，N3=2，N4=3;t為地方時(shí)；secZ為投影函數(shù)，如式(7)把(6)式中的TECU，t)代入⑶式中，⑶式由于導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差&2和接收機(jī)頻間偏差Ripl2線性相關(guān)，無(wú)法進(jìn)行同時(shí)求解，將巧12與代丨整合為一個(gè)參數(shù)，稱(chēng)之為綜合頻間偏差，采用最小二乘法進(jìn)行求解，得到導(dǎo)航衛(wèi)星與接收機(jī)的綜合頻間偏差。逐基準(zhǔn)站求解1.1)至1.6)的實(shí)施流程參見(jiàn)圖2。按照1.1)至1.6)逐基準(zhǔn)站求解導(dǎo)航衛(wèi)星與各個(gè)接收機(jī)的綜合頻間偏差(W)/，其中j表示衛(wèi)星偽隨機(jī)編號(hào)，i表示接收機(jī)編號(hào)。2、導(dǎo)航衛(wèi)星與接收機(jī)綜合頻間偏差的2.1)用導(dǎo)航衛(wèi)星與接收機(jī)綜合頻間偏差組建法方程步驟1.6)中得到的(W)/中包含有導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差S12和基準(zhǔn)站接收機(jī)頻間偏差Ripl2,得到觀測(cè)方程(8)其中X為列向量，包含導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差S12和接收機(jī)頻間偏差Ripl2兩類(lèi)參數(shù)；B為系數(shù)矩陣；(sr)為由組成的列向量，具體形式如(9)所示。(9)基于觀測(cè)方程⑶組建的法方程為Nx=W(IO)其中N=BTB，W=BT(sr)，法方程系數(shù)陣N的秩虧數(shù)為1，為了解決法方程系數(shù)陣N的秩虧問(wèn)題，必須引入一參考基準(zhǔn)。2.2)構(gòu)造參考基準(zhǔn)①選擇全部導(dǎo)航衛(wèi)星的頻間偏差參數(shù)構(gòu)造初始參考基準(zhǔn)；②用頻間偏差較穩(wěn)定的導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)造參考基準(zhǔn)，參考基準(zhǔn)的構(gòu)造方法為將頻間偏差參數(shù)分為2組X=IxuL2'ιΓ"wI(11)其中U為導(dǎo)航衛(wèi)星和接收機(jī)頻間偏差參數(shù)的總數(shù)，2為頻間偏差變化較穩(wěn)定的部分導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差參數(shù)，工為其他頻間偏差參數(shù)，Ul+U2=U。根據(jù)選擇的U1個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星，構(gòu)造參考基準(zhǔn)STx=F(12)其中:’S1所有元素為0，S2所有元素為1，F(xiàn)為參考基準(zhǔn)約束值，在本IXUjIXU2發(fā)明方法中取為0。2.3)聯(lián)合平差處理將(10)式與(12)式聯(lián)列，由于增加參考基準(zhǔn)(12)作為約束條件，可解決法方程秩虧問(wèn)題，采用最小二乘法，得到導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差參數(shù)估值1及其協(xié)方差，如(13)式所示。Λ731X=+YW[Dxx=aIQxx其中-.S^=基于2.3)中得到的導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的協(xié)方差，構(gòu)造擬穩(wěn)檢核條件如式(13)所示IδXj|>C·σ」(14)其中δXj為第j個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差參數(shù)估值與前一次次迭代計(jì)算估值的差，σj為第j個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差參數(shù)估值對(duì)應(yīng)的方差，C=3.0；如果有導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差估值滿足(14)式，則認(rèn)為該導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)到步驟2.2)②中，更新參考基準(zhǔn)。如果所有導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差估值不滿足(14)式，轉(zhuǎn)到步驟2.5)；2.5)輸出導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差確定步驟2.3)中得到導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差估計(jì)值為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星的頻間偏差。步驟2.1)至步驟2.5)的實(shí)施流程參見(jiàn)圖3。。權(quán)利要求確定全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星頻間偏差的方法，其特征在于，該方法包含下列步驟a、采集全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原始相位觀測(cè)數(shù)據(jù)、碼觀測(cè)數(shù)據(jù)以及導(dǎo)航衛(wèi)星星歷；相位觀測(cè)值和碼觀測(cè)值為<mrow><msubsup><mi>P</mi><mi>mi</mi><mi>j</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mi>ρ</mi><mi>i</mi><mi>j</mi></msubsup><mo>+</mo><mi>c</mi><mo>·</mo><mrow><mo>(</mo><msup><mi>dt</mi><mi>j</mi></msup><mo>-</mo><msub><mi>dt</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msubsup><mi>d</mi><msub><mi>trop</mi><mi>i</mi></msub><mi>j</mi></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>d</mi><msub><mi>ion</mi><mi>mi</mi></msub><mi>j</mi></msubsup><mo>+</mo><mi>c</mi><mo>·</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>d</mi><msub><mi>dcb</mi><mi>mi</mi></msub></msub><mo>+</mo><msubsup><mi>d</mi><msub><mi>dcb</mi><mi>m</mi></msub><mi>j</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow></mrow>(1)<mrow><msubsup><mi>L</mi><mi>mi</mi><mi>j</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mi>ρ</mi><mi>i</mi><mi>j</mi></msubsup><mo>+</mo><mi>c</mi><mo>·</mo><mrow><mo>(</mo><msup><mi>dt</mi><mi>j</mi></msup><mo>-</mo><msub><mi>dt</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msubsup><mi>d</mi><msub><mi>trop</mi><mi>i</mi></msub><mi>j</mi></msubsup><mo>-</mo><msubsup><mi>d</mi><msub><mi>ion</mi><mi>mi</mi></msub><mi>j</mi></msubsup><mo>+</mo><mi>c</mi><mo>·</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>d</mi><msub><mi>dcb</mi><mi>mi</mi></msub></msub><mo>+</mo><msubsup><mi>d</mi><msub><mi>dcb</mi><mi>m</mi></msub><mi>j</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>λ</mi><mi>m</mi></msub><mo>·</mo><msubsup><mi>N</mi><mi>mi</mi><mi>j</mi></msubsup></mrow>其中為碼觀測(cè)值，為相位觀測(cè)值，j為衛(wèi)星偽隨機(jī)號(hào)，i為接收機(jī)編號(hào)，m為頻率編號(hào)；為第j號(hào)衛(wèi)星與第i接收機(jī)之間的幾何距離，c為光速，dtj為第j號(hào)衛(wèi)星的鐘差，dti為第i接收機(jī)的鐘差，為第j號(hào)衛(wèi)星與第i接收機(jī)之間信號(hào)傳播路徑上的對(duì)流層誤差，為第j號(hào)衛(wèi)星與第i接收機(jī)之間信號(hào)傳播路徑上在第m個(gè)頻率上的電離層誤差，為第j號(hào)衛(wèi)星第m個(gè)頻率上的硬件延遲，為第i接收機(jī)第m個(gè)頻率上的硬件延遲，λm為第m個(gè)頻率信號(hào)的波長(zhǎng)，為觀測(cè)的整周模糊度；與信號(hào)傳播路徑上的電子總含量TEC滿足<mrow><msubsup><mi>d</mi><msub><mi>ion</mi><mi>mi</mi></msub><mi>j</mi></msubsup><mo>=</mo><mi>A</mi><mo>·</mo><mfrac><mi>TEC</mi><msubsup><mi>f</mi><mi>m</mi><mn>2</mn></msubsup></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>其中A為一常數(shù)，取值為40.26×1016，TEC為信號(hào)傳播路徑上電子總含量，fm為信號(hào)頻率；全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原始觀測(cè)值須滿足雙頻、采樣頻率不低于30秒、高度截至角小于5度三個(gè)條件；b、將步驟a采集到的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行粗差的檢測(cè)和剔除、周跳的探測(cè)和修復(fù)，再采用相位平滑偽距方法對(duì)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到新觀測(cè)值c、將步驟b中得到的2個(gè)頻率上新觀測(cè)值組建無(wú)幾何影響觀測(cè)值<mrow><msubsup><mover><mi>P</mi><mo>~</mo></mover><mrow><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow><mi>i</mi></mrow><mi>j</mi></msubsup><mo>≡</mo><msubsup><mover><mi>P</mi><mo>~</mo></mover><mrow><mn>1</mn><mi>i</mi></mrow><mi>j</mi></msubsup><mo>-</mo><msubsup><mover><mi>P</mi><mo>~</mo></mover><mrow><mn>2</mn><mi>i</mi></mrow><mi>j</mi></msubsup><mo>=</mo><mi>A</mi><mo>·</mo><mfrac><mrow><msubsup><mi>f</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><msubsup><mi>f</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow><mrow><msubsup><mi>f</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>·</mo><msubsup><mi>f</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac><mo>·</mo><msubsup><mi>TEC</mi><mi>i</mi><mi>j</mi></msubsup><mo>+</mo><mi>c</mi><mo>·</mo><mrow><mo>(</mo><msubsup><mi>S</mi><mrow><mi>p</mi><mn>12</mn></mrow><mi>j</mi></msubsup><mo>+</mo><msub><mi>R</mi><mrow><mi>ip</mi><mn>12</mn></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>其中為第j號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差，為第i接收機(jī)頻間偏差；d、利用步驟a中采集到的導(dǎo)航衛(wèi)星星歷計(jì)算出指定時(shí)刻全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星的位置；e、按照電離層薄層假說(shuō)理論，用下面的(4)式與(5)式計(jì)算電離層薄層交叉點(diǎn)的位置接收機(jī)與衛(wèi)星連線在地心的夾角為EA其中el為接收機(jī)與衛(wèi)星之間的高度角；電離層薄層交叉點(diǎn)的地心經(jīng)度和緯度λipp其中λp為接收機(jī)的地心經(jīng)度和緯度，α為衛(wèi)星相對(duì)于接收機(jī)的方位角；f、采用下面(6)式的廣義三角級(jí)數(shù)函數(shù)模型模擬步驟c中其中λipp為步驟e中得到的電離層薄層交叉點(diǎn)的緯度；Ai為廣義三角級(jí)數(shù)函數(shù)的系數(shù)；N為廣義三角級(jí)數(shù)的階數(shù)，其中N2＝2，NI＝NJ＝1，N3＝2，N4＝3；t為電離層薄層交叉點(diǎn)處的地方時(shí)；secZ為投影函數(shù)把(6)式中的TEC(λ，t)代入(3)式中，將與整合為一個(gè)參數(shù)，采用最小二乘法求解，得到導(dǎo)航衛(wèi)星與接收機(jī)的綜合頻間偏差；按照步驟a至f逐基準(zhǔn)站求解導(dǎo)航衛(wèi)星與各個(gè)接收機(jī)的綜合頻間偏差其中j表示衛(wèi)星偽隨機(jī)編號(hào)，i表示接收機(jī)編號(hào)；g、用步驟f得到的綜合頻間偏差組建觀測(cè)方程<mrow><munder><mrow><mo>(</mo><mi>sr</mi><mo>)</mo></mrow><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>I</mi><mo>·</mo><mi>J</mi><mo>)</mo></mrow><mo>×</mo><mn>1</mn></mrow></munder><mo>=</mo><munder><mi>B</mi><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>I</mi><mo>·</mo><mi>J</mi><mo>)</mo></mrow><mo>×</mo><mrow><mo>(</mo><mi>I</mi><mo>+</mo><mi>J</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></munder><mo>·</mo><munder><mi>x</mi><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>I</mi><mo>+</mo><mi>J</mi><mo>)</mo></mrow><mo>×</mo><mn>1</mn></mrow></munder><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>8</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>其中x為列向量，包含導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差和接收機(jī)頻間偏差Ripl2兩類(lèi)參數(shù)；B為系數(shù)矩陣；(sr)為由組成的列向量，具體形式如(9)基于觀測(cè)方程(8)組建的法方程N(yùn)x＝W(10)其中N＝BTB，W＝BT(sr)，法方程系數(shù)陣N的秩虧數(shù)為1；h、構(gòu)造參考基準(zhǔn)h1、選擇全部導(dǎo)航衛(wèi)星的頻間偏差參數(shù)構(gòu)造初始參考基準(zhǔn)；h2、用頻間偏差較穩(wěn)定的導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)造參考基準(zhǔn)；h3、參考基準(zhǔn)的構(gòu)造方法為將(8)式的列向量x分為2組<mrow><munder><msup><mi>x</mi><mi>T</mi></msup><mrow><mn>1</mn><mo>×</mo><mi>u</mi></mrow></munder><mo>=</mo><mo>[</mo><munder><msup><mi>x</mi><mi>T</mi></msup><mrow><mn>1</mn><mo>×</mo><msub><mi>u</mi><mn>1</mn></msub></mrow></munder><mo>,</mo><munder><msup><mi>x</mi><mi>T</mi></msup><mrow><mn>1</mn><mo>×</mo><msub><mi>u</mi><mn>2</mn></msub></mrow></munder><mo>]</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>11</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>其中u為導(dǎo)航衛(wèi)星和接收機(jī)頻間偏差參數(shù)的總數(shù)，為頻間偏差變化較穩(wěn)定的部分導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差參數(shù)，為其它頻間偏差參數(shù)，u1+u2＝u；用下式構(gòu)造參考基準(zhǔn)<mrow><munder><msup><mi>S</mi><mi>T</mi></msup><mrow><mn>1</mn><mo>×</mo><mi>u</mi></mrow></munder><munder><mi>x</mi><mrow><mi>u</mi><mo>×</mo><mn>1</mn></mrow></munder><mo>=</mo><mi>F</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>12</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>其中S1所有元素為0，S2所有元素為1，F(xiàn)為0；i、將(10)式與(12)式聯(lián)列，采用最小二乘法，得到導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差參數(shù)估值及其協(xié)方差<mrow><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mover><mi>X</mi><mo>^</mo></mover><mo>=</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mi>N</mi><mo>+</mo><mi>S</mi><msup><mi>S</mi><mi>T</mi></msup><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mi>W</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>D</mi><mrow><mover><mi>X</mi><mo>^</mo></mover><mover><mi>X</mi><mo>^</mo></mover></mrow></msub><mo>=</mo><msubsup><mi>σ</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup><msub><mi>Q</mi><mrow><mover><mi>X</mi><mo>^</mo></mover><mover><mi>X</mi><mo>^</mo></mover></mrow></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>13</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>其中G為S的標(biāo)準(zhǔn)化矩陣；j、構(gòu)造穩(wěn)定性檢核條件|δxj|＞C·σj(14)其中δxj為第j個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差參數(shù)估值與前一次次迭代計(jì)算估值的差，σj為第j個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差參數(shù)估值對(duì)應(yīng)的方差，C＝3.0；k、如果有導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差估值滿足(14)式，則認(rèn)為該導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)到步驟h2；如果所有導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差估值不滿足(14)式，轉(zhuǎn)到步驟1；1、確定步驟h3中得到導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差估計(jì)值為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星的頻間偏差。FDA0000023167770000013.tif,FDA0000023167770000014.tif,FDA0000023167770000015.tif,FDA0000023167770000016.tif,FDA0000023167770000017.tif,FDA0000023167770000018.tif,FDA0000023167770000019.tif,FDA00000231677700000110.tif,FDA00000231677700000111.tif,FDA00000231677700000112.tif,FDA0000023167770000021.tif,FDA0000023167770000022.tif,FDA0000023167770000024.tif,FDA0000023167770000025.tif,FDA0000023167770000026.tif,FDA0000023167770000027.tif,FDA0000023167770000028.tif,FDA0000023167770000029.tif,FDA0000023167770000031.tif,FDA0000023167770000032.tif,FDA0000023167770000033.tif,FDA0000023167770000034.tif,FDA0000023167770000035.tif,FDA0000023167770000036.tif,FDA0000023167770000037.tif,FDA0000023167770000039.tif,FDA00000231677700000310.tif,FDA0000023167770000041.tif,FDA0000023167770000043.tif,FDA0000023167770000044.tif,FDA0000023167770000051.tif,FDA0000023167770000052.tif,FDA0000023167770000053.tif,FDA0000023167770000055.tif,FDA0000023167770000056.tif,FDA0000023167770000057.tif全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種確定全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的方法，涉及無(wú)線通訊，信號(hào)硬件延遲，導(dǎo)航定位與授時(shí)領(lǐng)域。該方法包括導(dǎo)航衛(wèi)星和接收機(jī)綜合頻間偏差的確定以及導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的分離。本發(fā)明通過(guò)參數(shù)重整和局部電離層TEC建模得到了導(dǎo)航衛(wèi)星和接收機(jī)的綜合頻間偏差，通過(guò)設(shè)計(jì)導(dǎo)航衛(wèi)星和接收機(jī)頻間偏差分離參考基準(zhǔn)自適應(yīng)選擇準(zhǔn)則，最終了確定導(dǎo)航衛(wèi)星的頻間偏差。本發(fā)明基于8個(gè)基準(zhǔn)站確定的導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的穩(wěn)定性整體上優(yōu)于國(guó)際上利用近200個(gè)基準(zhǔn)站確定的導(dǎo)航衛(wèi)星頻間偏差的穩(wěn)定性，精度更為可靠。文檔編號(hào)G01S19/01GK101887128SQ201010222188公開(kāi)日2010年11月17日申請(qǐng)日期2010年7月9日優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日發(fā)明者張寶成,李子申,歐吉坤,袁運(yùn)彬,霍星亮申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所