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
【技术领域】
[0001] 本发明涉及全球导航卫星系统（GNSS)卫星定位领域，特别涉及卫星钟差反演、 GNSS星间单差精密单点定位。
【背景技术】
[0002] 精密单点定位（Precise Point Positioning，PPP)是当前卫星导航定位领域的前 沿理论和热点问题。PPP技术利用参数域的改正信息实现精密定位，通过一台双频接收机即 可在全球ITRF框架下任何位置实现高精度定位。该项技术的实现将改变依靠双差模式才 能获得高精度位置信息的现状，能够摆脱依赖地面基准站相对定位带来的区域限制，具有 重要而广阔的应用前景。在PPP解算过程中，卫星的轨道误差与卫星钟差无法通过模型改 正，也无法通过星间差分的方式进行消除，因此需要根据地面跟踪站网的观测数据计算得 到，而且卫星轨道与钟差产品的精度直接影响PPP解算精度，是实现精密单点定位的关键 和核心问题。
[0003] 传统PPP研宄通常采用第三方的精密轨道和钟差进行精密单点定位，如当前应用 最多的精密卫星轨道与钟差由IGS中心提供。这类产品通常具有明显的滞后时间与固定的 采样时间间隔，如IGS最终精密星历要12-18天后能获得，快速星历需要17-41小时，超快 星历需要3-9小时。即使是目前最新的IGS提供的实时数据流产品，轨道与钟差产品也存 在约30秒的滞后时间，直接使用无法满足PPP实时解算的需要；实时数据流产品固定的采 样间隔无法满足车船、飞机等载体高采样率的应用需要；实时数据流产品的播发稳定性易 受诸如网络通讯等因素影响。总体来看，基于第三方的精密轨道和钟差产品的PPP定位方 法，适合于进行事后算法研宄，难以满足实时定位的需要。
【发明内容】
[0004] 发明目的：针对上述现有技术，提出一种星钟与R-轨道误差混合估计的实时精密 单点定位方法，能够充分应用区域CORS的观测数据，避免了使用第三方精密轨道和精密钟 差存在的时延和数据流不稳定问题。
[0005] 技术方案：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，包括如下 步骤：
[0006] 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 差广品，具体为：
[0007] 根据区域CORS观测数据，建立GPS双频无电离层组合观测模型： APif = -μ -Ar + μ'As+ cdtr ~~ cdf + M zpd + ερ^
[0008] 扑. (l.l) ALjp - -β Ar + ft · As + cdir - cdt + M zpd + Ajf H-
[0009] 其中，c表示光速；APIF、ALif分别表示无电离层组合的伪距码、载波相位的观测 残差；Aif表示载波相位无电离层组合模糊度；μ、Ar和As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；dk表示接收机钟差；社 3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；
[0010] 根据所述式（I. 1)，通过星间差分的方式消除接收机钟差误差项Cdt^测站近似坐 标改正数ΔΓ以及卫星近似坐标改正数As，建立基于双频无电离层组合的星间差分观测 模型：
【主权项】
1. 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：
(1.1) 其中，c表示光速；APIF、ALIF分别表示无电离层组合的伪距码、载波相位的观测残差；AIF表示载波相位无电离层组合模糊度；y、Ar和As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；dk表示接收机钟差；社3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；5,,.和心,,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cdtp测站近似坐标改 正数Ar以及卫星近似坐标改正数As，建立基于双频无电离层组合的星间差分观测模型：
(1.2) 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辛j;Ah表示卫星i与卫星j径向轨道误差的星间差分值； (dth_-AH/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：
其中，表示卫星i与卫星j观测方程残差的星间差分值；My'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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】G01S19-42
【公开号】CN104808230
【申请号】CN201510221037
【发明人】潘树国, 靳晓东, 王庆, 陈伟荣, 时小飞, 何帆
【申请人】东南大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月4日