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专利号: 2023100922893
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种北斗双频星基增强改正数及完好性参数解算的方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、对北斗观测数据及卫星广播星历进行数据预处理;

S2、对数据预处理后的北斗观测数据进行公共误差模型改正,解算得到伪距残差;

S3、通过正态化中位数方法对伪距残差进行质量控制,探测并剔除伪距残差中的异常值;

S4、通过卫星共视法将伪距残差中接收机时钟统一到同一时间基准;

S5、基于时钟同步后的伪距残差建立观测方程,通过递归最小二乘方法解算得到星历改正数以及星历协方差矩阵;

S6、通过解析几何法分别求解出每一颗卫星对应的用户最差位置,将星历协方差矩阵投影至最差用户位置的视距方向,得到每颗卫星对应的完好性参数,即双频误差DFRE。

2.如权利要求1所述的一种北斗双频星基增强改正数及完好性参数解算的方法,其特征在于,所述步骤S1中,北斗观测数据的采样的时间间隔为1s,所述步骤S2中,进行伪距残差计算时,卫星截止高度角为10°。

3.如权利要求1所述的一种北斗双频星基增强改正数及完好性参数解算的方法,其特征在于,所述数据预处理为:S11、数据完整率检测:

检验北斗观测数据的完整率以保证原始观测数据的有效性,并保留同时具有所需伪距数据以及载波相位数据的卫星;

S12、周跳探测:

联合MW组合观测量LMW和GF组合观测量LGF进行周跳探测,所述周跳探测的规则为:当周跳检测量大于0.05周时,判定探测出周跳;

S13、载波相位平滑伪距:

基于Hatch滤波进行载波相位平滑伪距,提高伪距精度,载波相位平滑伪距的计算公式为:上式中,P1为无周跳出现或者卫星入境/中断重新出现的第一个历元,第一个历元使用双频无电离层组合伪距代替平滑值,为第1个历元的平滑伪距观测值,Pi代表第i历元的无电离层组合距观测值, 代表第i个历元的平滑伪距观测值, 为第i个历元的无电离层组合相位观测值, 为第i‑1个历元的无电离层组合相位观测值,i为正整数且大于1,S14、对卫星广播星历进行导航电文处理,得到各个卫星的星历位置、各个监测站与各个卫星间的星历距离、各个卫星真实位置和星历位置间的偏差值。

4.如权利要求1所述的一种北斗双频星基增强改正数及完好性参数解算的方法,其特征在于,所述步骤S2包括:通过公共误差模型消除北斗观测数据中的卫星端误差、信号传播误差、监测站端误差,得到公共误差模型改正后的伪距残差,公共误差模型改正后的伪距残差的表达公式为:上式中, 为公共误差模型改正后的伪距残差,i表示监测站,j表示卫星,为单位方向矢量,b为接收机时钟偏差, 为星历预报误差, 为星钟误差, 为残余误差,bi为监测站i的接收机时钟偏差。

5.如权利要求4所述的一种北斗双频星基增强改正数及完好性参数解算的方法,其特征在于,所述卫星端误差包括:相对论效应误差、差分码偏差、时间群延迟、地球自转延迟、地球引力延迟改正,所述信号传播误差包括电离层延迟、对流层延迟,所述监测站端误差包括地球固体潮误差、海洋负荷潮汐误差和极潮误差。

6.如权利要求1所述的一种北斗双频星基增强改正数及完好性参数解算的方法,其特征在于,所述步骤S3包括:对将数据预处理及公共误差模型改正后的伪距残差进行正态化中位数求解,即:将解算得到的数列进行快速排序,得到伪距残差数列,同时通过设置滑动窗口的滑动次数与窗口大小对排序好的伪距残差数列取中位数,并根据中位数剔除异常的伪距残差,得到处理后的伪距残差与单位方向矢量,所述异常的伪距残差的判断方法为:

设定伪距残差数列的中位数为Q1,异常监测的阈值为Q2,保留数值位于[Q1‑Q2,Q1+Q2]的伪距残差,超出此范围的伪距残差认定为异常的伪距残差。

7.如权利要求1所述的一种北斗双频星基增强改正数及完好性参数解算的方法,其特征在于,所述步骤S4中,卫星共视法为:处于两地的校准方监测站和待校准方监测站均使用同一种卫星接收机,以同一颗卫星为观测跟踪对象,接收机分析提取某个相同时间段内的两个时间信号数据,对提取的数据进行计算,得出时间偏差,再选取待校准方内的一个稳定监测站为基准站,对其余监测站同基准站进行站间差分,消除接收机钟差。

8.如权利要求1所述的一种北斗双频星基增强改正数及完好性参数解算的方法,其特征在于,所述步骤S5中,时钟同步后的伪距残差的表达公式为:上式中, 为伪距残差, 为公共误差模型改正后的伪距残差, 为站间时钟偏差,为接收机钟差的估计值,bi,k=bi‑bk,bi为监测站i的接收机时钟偏差,bk为基准站k的基准站时钟偏差, 为残余误差, 为星历预报误差,i表示监测站,j表示卫星,为单位方向矢量, 为星钟误差, 为残余误差。

9.如权利要求1所述的一种北斗双频星基增强改正数及完好性参数解算的方法,其特征在于,所述步骤S5还包括:基于时钟同步后的伪距残差建立观测方程,同时建立状态转移矩阵,通过递归最小二乘方法进行星历改正数及星历协方差矩阵计算,其中,伪距残差建立观测方程为:

上式中, 为伪距残差, 为星历预报误差,为单位方向矢量, 为星钟误差,为残余误差,i表示监测站,j表示卫星,状态转移矩阵为:

上式中,Fctrans为状态转移矩阵,Interval为观测数据采样时间,星历协方差矩阵的表达公式为:

上式中, 为星历协方差矩阵,Pc为卫星钟差修正误差的方差,Po为卫星钟差修正误差的方差。

10.如权利要求1所述的一种北斗双频星基增强改正数及完好性参数解算的方法,其特征在于,所述步骤S6中,解析几何法为:对双频测距误差DFRE进行解算时,将双频测距误差DFRE等效为双频测距误差DFRE的协方差矩阵PDFRE在最差用户位置方向矢量 的映射数值, 为卫星到最差用户位置的单位方向矢量,解析几何法的计算公式为:上式中,DFRE为双频测距误差,gWUL为卫星到最差用户位置的单位方向矢量,PY为卫星星历修正误差的协方差矩阵,Pc为卫星钟差修正误差的方差。