一種北斗接收機非差觀測值噪聲評估方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種北斗接收機非差觀測值噪聲評估方法。讀取觀測值文件中的北斗觀測數(shù)據(jù)；分別獲取B1、B2、B3共三個頻率的北斗載波相位和偽距觀測值；根據(jù)理論分析分別計算出三頻載波相位組合和三頻偽距組合的系數(shù)，并利用相應系數(shù)形成組合觀測值；利用三頻載波相位組合系數(shù)對載波相位觀測值進行周跳探測與標記；計算北斗接收機B1、B2、B3各頻率上的載波相位和偽距觀測值噪聲情況。與現(xiàn)有的方法相比，本發(fā)明只需要單個接收機觀測數(shù)據(jù)進行簡單線性組合就能獨立評價單顆衛(wèi)星載波相位和偽距觀測值噪聲，因此，本發(fā)明可以更加簡便的客觀的評價北斗接收機的原始觀測值噪聲。
【專利說明】一種北斗接收機非差觀測值噪聲評估方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種北斗接收機非差觀測值噪聲評估方法。

【背景技術】
[0002] 我國自主研發(fā)的北斗區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)已正式建成并開始向亞太地區(qū)提供定位、 導航、授時等服務，而北斗區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)的各項應用都基于接收機產(chǎn)生的觀測值，故觀測值 的質(zhì)量將決定上述各項應用的精度。一般使用零基線實驗通過載波相位、偽距觀測值構成 測站間單差或者測站間衛(wèi)星間雙差對北斗接收機觀測值噪聲進行評估。使用零基線進行北 斗接收機觀測值噪聲分析需要兩臺接收機共用一個天線進行觀測，而同一型號的接收機觀 測值質(zhì)量也可能存在一定差異，兩臺接收機的載波相位、偽距觀測值構成單雙差的方法，不 是直接的評價單一接收機的觀測值噪聲水平，僅是從側(cè)面反映接收機的觀測值噪聲。除此 之外，零基線單差或雙差法完全消除了天線端的噪聲，不能準確的反映實際觀測值的噪聲 水平。對于單接收機觀測數(shù)據(jù)噪聲的評價，有學者基于單接收機的雙頻載波相位觀測值進 行無幾何組合，通過濾波進行載波相位的觀測值噪聲分析，但該組合未完全消除電離層誤 差的影響，且濾波過程較為復雜。對于接收機偽距觀測噪聲的評價，一般利用載波相位和偽 距組合計算偽距觀測值多路徑效應，該方法除了會引入了載波相位觀測值，增添周跳探測 與修復的麻煩，另外部分多路徑誤差會融入到噪聲中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術不足，提供一種簡單易行，且能客觀 的對北斗單個接收機載波相位和偽距觀測值的噪聲情況進行評價的方法。
[0004] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種北斗接收機非差觀測值 噪聲評估方法，包括以下步驟：
[0005] 1)讀取觀測值文件的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)，獲取Bl、B2、B3三個頻率的原 始載波相位觀測值和偽距觀測值；
[0006] 2)通過理論分析，利用步驟1)中的B1、B2、B3三個頻率的載波相位觀測值獲得組 合序列；利用步驟1)中B1、B2、B3三個頻率的偽距觀測值獲得組合序列；
[0007] 3)根據(jù)2)中的三頻載波相位組合系數(shù)對載波相位觀測值進行周跳探測與標記；
[0008] 4)利用所述載波相位觀測值組合序列和偽距觀測值組合序列分別獲得Bl、B2、B3 各個頻率上的載波相位和偽距觀測值噪聲。
[0009] 本發(fā)明的具體實現(xiàn)步驟如下：
[0010] 1)讀取RINEX觀測值文件的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)，獲取Bl、B2、B3三個頻 率的載波相位和偽距觀測值。根據(jù)電離層散射特性，在僅顧及一階電離層誤差的情況下，北 斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的載波相位和偽距觀測方程可以表示為如下形式：
[0011] L1 = At(pt = p + c{dl ^ dT) + dmi, + dmv + fi,dum + A1N1 + dB：n +dmuilln +￡；, ^ Pi=P + c{dt - dT) + dorh + dmv - + dmall, + dB,,, + e,,
[0012] 其中，下標i代表頻率標識，對應取值為1、2、3,分別代表Bl、B2、B3 ;Li為第i頻 率上的載波相位觀測值，以米為單位；A i為第i頻率的載波波長；《為第i頻率的載波相 位觀測值，單位為周；P為衛(wèi)星至接收機距離，單位為米；c為真空光速；dt為接收機鐘差； dT為衛(wèi)星鐘差；dOTb為衛(wèi)星軌道誤差；dt_為對流層誤差；y i為第i頻率電離層誤差系數(shù) 且ii i = AVfi2 J1為Bl載波頻率A為第i頻率上的載波頻率；dim為Bl頻率電離層延 遲誤差為第i頻率載波相位模糊度，以周為單位；為第i頻率載波相位硬件延遲偏 差；為第i頻率載波相位觀測多路徑誤差；氣>，為第i頻率載波相位觀測值噪聲；Pi為 第i頻率偽距觀測值，單位為米一-*/11為第i頻率偽距觀測多路徑誤差；為第i頻率 偽距硬件延遲偏差；^為第i頻率偽距觀測值噪聲。由于載波相位硬件延遲偏差與模 糊度參數(shù)無法分離，因此該偏差項在下面的論述過程中未單獨列出。
[0013] 2)根據(jù)理論分析的系數(shù)，使用1)中的載波相位觀測值進行北斗三頻組合。理論上 載波相位觀測值噪聲為波長的1/100,因此不同頻率的載波相位觀測值噪聲與其波長存在 一定的比例關系。通過以下關系式獲取北斗三頻載波相位組合系數(shù)：
[0014]

【權利要求】
1. 一種北斗接收機非差觀測值噪聲評估方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 讀取觀測值文件的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)，獲取Bl、B2、B3三個頻率的載波相 位觀測值和偽距觀測值； 2) 通過理論分析，利用步驟1)中的載波相位觀測值求取B1、B2、B3三個頻率的載波相 位觀測值組合序列；利用步驟1)中的偽距觀測值，求取Bl、B2、B3三個頻率的偽距觀測值 組合序列； 3) 通過2)中理論分析獲得的三頻載波相位系數(shù)對步驟1)中的載波相位觀測值進行周 跳探測與標記； 4) 利用所述載波相位觀測值組合序列和偽距觀測值組合序列分別獲得B1、B2、B3各個 頻率上的載波相位和偽距觀測值噪聲。
2. 根據(jù)權利要求1所述的北斗接收機非差觀測值噪聲評估方法，其特征在于，所述步 驟1)中，Bl、B2、B3三個頻率的載波相位觀測值P和偽距觀測值P的觀測方程表示為如下 形式：
其中，下標i代表頻率標識，i= 1、2、3,分別對應Bl、B2、B3頻率A為第i頻率上的 載波相位觀測值，以米為單位；Ai為第i頻率的載波波長；勢為原始觀測值文件中第i頻 率的載波相位觀測值，單位為周；P為衛(wèi)星至北斗接收機距離，單位為米；c為真空光速；dt 為北斗接收機鐘差；dT為衛(wèi)星鐘差；dOTb為衛(wèi)星軌道誤差；dtMp為對流層誤差；iii為第i頻 率的電離層誤差系數(shù)且Ui=f^/f? 為B1載波頻率A為第i頻率上的載波頻率；dim 為B1頻率的電離層延遲誤差；隊為第i頻率載波相位模糊度，以周為單位；4/,f為第i頻 率載波相位硬件延遲偏差；為第i頻率載波相位觀測多路徑誤差；，為第i頻率載 波相位觀測值噪聲；Pi為原始觀測值文件中第i頻率偽距觀測值，單位為米；為第i頻 率偽距硬件延遲偏差；為第i頻率偽距觀測多路徑誤差；，為第i頻率偽距觀測值 噪聲。由于載波相位硬件延遲偏差與模糊度參數(shù)無法分離，因此該偏差項在下面的論述過 程中未單獨列出。
3. 根據(jù)權利要求2所述的北斗接收機非差觀測值噪聲評估方法，其特征在于，B1、B2、 B3三個頻率的載波相位觀測值組合序列為：
其中，N。為B1、B2、B3三個頻率組合觀測值模糊度，以米為單位；為B1、B2、B3三 個頻率載波相位組合觀測值多路徑誤差；氣^為B1、B2、B3三個頻率載波相位組合觀測值噪 聲；Bl、B2、B3三個頻率偽距觀測值組合序列為：
其中，4/li為組合偽距觀測硬件延遲偏差；<4*4為三頻偽距組合觀測值多路徑誤差； ，為Bl、B2、B3偽距組合觀測值噪聲。
4. 根據(jù)權利要求3所述的北斗接收機非差觀測值噪聲評估方法，其特征在于，通過以 下關系式進行載波相位觀測值周跳探測： ANc(k) =Lc(k)-Lc(k-1)
其中，厶凡〇〇為周跳檢測量冰表示觀測歷元，即時亥1]山。〇〇、1^&-1)為第1^歷元與k-1兩相鄰歷元三頻載波相位組合觀測值；〃叫.為周跳判斷閾值；為B1頻率上的載波相 位觀測值精度，設為2毫米；若第k歷元AN。大于〃則認為該歷元出現(xiàn)周跳，并對該歷 元進行標記。
5. 根據(jù)權利要求4所述的北斗接收機非差觀測值噪聲評估方法，其特征在于，通過以 下關系式計算Bl、B2、B3三個頻率的載波相位觀測值噪聲和偽距觀測值噪聲：
其中，為B1頻率載波相位觀測值噪聲；n為載波相位觀測量或偽距觀測量統(tǒng)計個 數(shù)；（0)為剔除模糊度值的載波相位觀測值殘差；分別為B2、B3頻率上的載 波相位觀測值噪聲；〇 B1/P、〇 B2/P、〇B3/P分別為Bl、B2、B3頻率上的偽距觀測值噪聲；6(A) 為剔除硬件延遲偏差值的偽距觀測值殘差。
6. 根據(jù)權利要求5所述的北斗接收機非差觀測值噪聲評估方法，其特征在于，Z；(幻的 計算過程為：設北斗接收機的載波相位觀測值統(tǒng)計時長為t小時，北斗接收機的采樣間隔 為s秒，將所述統(tǒng)計時長分成每m分鐘一段，則對每（
）個L。計算一個平均值，然后 用所述<
>個L。減去所述平均值，得到m分鐘的
個f依此類推，一共得到
個I；序列，記為的計算與上面的過程類似：設北斗接收機的偽距 觀測值統(tǒng)計時長為t小時，北斗接收機的采樣間隔為s秒，將所述統(tǒng)計時長分成每m分鐘一 段，則對每 <
個P。計算一個平均值，然后用所述
個P。減去所述平均值，得 到m分鐘的
個$，依此類推，一共得到
個曷序列,記為&纟）；此處的
)即為上面公式中的載波相位觀測量或偽距觀測量統(tǒng)計個數(shù)n。
7.根據(jù)權利要求6所述的北斗接收機非差觀測值噪聲評估方法，其特征在于，m= 3? 15。
【文檔編號】G01S19/23GK104407359SQ201410751673
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權日:2014年12月10日
【發(fā)明者】蔡昌盛, 何暢 申請人:中南大學