专利名称：一种多星座的单基准站接收机钟差估计方法
技术领域：
本发明涉及卫星定位领域，尤其涉及多星座的单基准站接收机钟差估计方法。
背景技术：
GNSS网络差分定位技术是目前卫星定位领域的热门技术，广泛应用于测绘及国土资源调查等行业，以虚拟参考站(VirtualReferenceStation，VRS)技术为代表的网络差分技术兴起，使得建立基准站网络式GPS服务体系成为当前GPS技术应用发展的最新趋势。VRS技术作为多基准站环境下的GPS实时动态定位技术,是集Internet技术、无线通讯技术、计算机网络技术以及GPS技术为一体的网络RTK定位技术，也是当前应用最广、最成功的代表性高新技术成果，VRS技术体系代表了常规RTK之后新一代定位技术的发展方向。VRS技术定位的基本方法为:各个参考站连续采集观测数据，实时传输到数据处理与控制中心的数据库，进行网络计算；控制中心在线解算GPS参考站网内各独立基线的载波相位整周模糊度值；数据处理中心利用参考站网载波相位观测值计算每条基线上的双差综合误差，并据此建立距离相关误差的空间参数模型；移动站用户将通过单点定位得到的NMEA (NationalMarineElectronicsAssociation,美国国家海事电子协会)格式的概略坐标发送给控制中心，控制中心在该坐标位置创建一个虚拟参考站；控制中心根据参考站、用户及GPS卫星的相对几何关系，通过内插计算模型得到移动站与参考站间的空间相关误差，再根据虚拟观测值计算模型生成VRS处的虚拟观测值；控制中心把虚拟观测值作为网络差分改正信息发送给移动站用户；用户移动站接收网络差分信息与VRS构成短基线，通过常规RTK计算模型进行差分解算，确定用户位置，快速实现固定并得到实时厘米级定位精度，见
图1所示。在常规双差模型中，各站点的与光速有关的接收机钟差项在构建双差时通过星间求差的方式被消除，忽略了与卫星速度有关的接收机钟差项对观测方程的影响。在数据处理过程中，对于时钟比较稳定在I微秒变化的接收机，相对于原始观测值仅存在小于I毫米的误差而忽略其影响。然而由于各生产厂家所设计的接收机钟的不同，部分接收机存在较大接收机钟差甚至某些接收机出现Ims的钟跳，与卫星速度有关的钟差值在计算得到的几何距离上会最大产生接近I米的误差影响，并且在双差中不能被消除或削弱。因此，需精确估计各接收机钟差，修正卫星与接收机间的几何距离已得到正确的定位结果。
发明内容
本发明方法从信号接收和发射钟面时刻引起的卫星和接收机钟差角度出发，分析了不同星座不同接收机钟差的产生原因，详细推导了与光速和卫星速度有关的接收机钟差项对原始观测值影响的误差公式，提出了一种在卫星位置计算中估计接收机钟差，修正信号传播时延的实用方法，该方法可以有效估计各星座接收机钟差值，并且适用于存在较大接收机钟差利用该方法精确计算并统一各星座卫星位置坐标，并通过验证相应卫星和接收机几何距离变化量来比较修正效果。与卫星速度有关的接收机钟差项的影响减弱到亚毫米级，并且适用于存在I毫秒时钟跳跃的接收机，实现多星座融合的高精度定位。本发明的技术方案是:多星座钟差分析:对于接收机时刻tk接收到卫星发射信号，该时刻接收机钟差为δ,，即相对于GPS时t:t=tk- δk该t时刻接收机与卫星的站星距P可表示为
权利要求
1.一种多星座单基准站接收机钟差估计方法，其特征在于: 使用卫星伪距观测值整除光速以获取粗略卫星信号传输时间，根据所述粗略卫星信号传输时间计算得到卫星的瞬时位置和卫星钟差改正数； 利用连续运行卫星定位服务综合系统CORS网中的基站已知坐标，计算得到卫星距离基站的精确距尚，以确定精确的卫星 目号传播时间； 根据不同星座构建接收机钟差估计方程，滤波求解接收机钟差值； 针对多星座系统，不同星座系统所对应主控站的钟差改正值不相同，各系统间改正值精度是由各主控站时钟精度决定，并且相互独立；对于同一星座的卫星，可将其与接收机钟差合并估计，而对于多星座来说，各星座应具有其单独的接收机钟差值并估计其精度，这里各星座的接收机钟差值实际为:
2.一种多星座单基准站接收机钟差估计方法，包括以下步骤: (1)、各个基准站连续采集观测数据，并实时传输到中心服务器以接收各基站卫星观测数据，所述各基站卫星观测数据包括卫星L1、L2载波相位观测值和P1、P2伪距观测信息，并进行实时数据预处理，所述预处理包括粗差和周跳探测； (2)、采用接收机观测得到的卫星伪距粗略估计卫星信号传输时间T(l=P/c;假设初始接收机钟差Stk为0，利用初始观测历元及信号传输时间^得到卫星的瞬时坐标(Xi, Yi, Zi)及利用星历文件得到的初始卫星钟差改正数δ 由于在区域参考站网络中，基站坐标已知，则可计算出初始卫星位置和接收机的几何距离P丨，并重新计算信号传输时间4，其中P为实测伪距观测值，c为光速值，
全文摘要
本发明公开了一种多星座单基准站接收机钟差估计方法。在多星座数据融合处理时，由于不同星座间的接收机钟差不同，以及信号传播延迟的影响，导致信号发射时刻的卫星位置不能精确求定，对于由接收机钟差及钟跳引起的与卫星速度有关的误差项，在双差观测值中仍然能造成最大1m的误差变化而影响实际定位效果。本发明方法采用在卫星位置计算中估计接收机钟差，修正信号传播时延，再利用卡尔曼滤波的方法求解接收机钟差，从而得到精确的已修正接收机钟差的接收机与卫星几何距离的实用方法。本发明方法能将与卫星速度有关的接收机钟差项的影响减弱到亚毫米级，并且适用于存在1毫秒时钟跳跃的接收机，实现多星座融合的高精度定位。
文档编号G01S19/23GK103197326SQ20131009845
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月25日 优先权日2013年3月25日
发明者潘树国, 王庆, 汪登辉, 杨徉 申请人:东南大学