專利名稱：一種多星座的單基準(zhǔn)站接收機(jī)鐘差估計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星定位領(lǐng)域，尤其涉及多星座的單基準(zhǔn)站接收機(jī)鐘差估計方法。
背景技術(shù)：
GNSS網(wǎng)絡(luò)差分定位技術(shù)是目前衛(wèi)星定位領(lǐng)域的熱門技術(shù)，廣泛應(yīng)用于測繪及國土資源調(diào)查等行業(yè)，以虛擬參考站(VirtualReferenceStation，VRS)技術(shù)為代表的網(wǎng)絡(luò)差分技術(shù)興起，使得建立基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)式GPS服務(wù)體系成為當(dāng)前GPS技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的最新趨勢。VRS技術(shù)作為多基準(zhǔn)站環(huán)境下的GPS實(shí)時動態(tài)定位技術(shù),是集Internet技術(shù)、無線通訊技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及GPS技術(shù)為一體的網(wǎng)絡(luò)RTK定位技術(shù)，也是當(dāng)前應(yīng)用最廣、最成功的代表性高新技術(shù)成果，VRS技術(shù)體系代表了常規(guī)RTK之后新一代定位技術(shù)的發(fā)展方向。VRS技術(shù)定位的基本方法為:各個參考站連續(xù)采集觀測數(shù)據(jù)，實(shí)時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理與控制中心的數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)計算；控制中心在線解算GPS參考站網(wǎng)內(nèi)各獨(dú)立基線的載波相位整周模糊度值；數(shù)據(jù)處理中心利用參考站網(wǎng)載波相位觀測值計算每條基線上的雙差綜合誤差，并據(jù)此建立距離相關(guān)誤差的空間參數(shù)模型；移動站用戶將通過單點(diǎn)定位得到的NMEA (NationalMarineElectronicsAssociation,美國國家海事電子協(xié)會)格式的概略坐標(biāo)發(fā)送給控制中心，控制中心在該坐標(biāo)位置創(chuàng)建一個虛擬參考站；控制中心根據(jù)參考站、用戶及GPS衛(wèi)星的相對幾何關(guān)系，通過內(nèi)插計算模型得到移動站與參考站間的空間相關(guān)誤差，再根據(jù)虛擬觀測值計算模型生成VRS處的虛擬觀測值；控制中心把虛擬觀測值作為網(wǎng)絡(luò)差分改正信息發(fā)送給移動站用戶；用戶移動站接收網(wǎng)絡(luò)差分信息與VRS構(gòu)成短基線，通過常規(guī)RTK計算模型進(jìn)行差分解算，確定用戶位置，快速實(shí)現(xiàn)固定并得到實(shí)時厘米級定位精度，見

圖1所示。在常規(guī)雙差模型中，各站點(diǎn)的與光速有關(guān)的接收機(jī)鐘差項(xiàng)在構(gòu)建雙差時通過星間求差的方式被消除，忽略了與衛(wèi)星速度有關(guān)的接收機(jī)鐘差項(xiàng)對觀測方程的影響。在數(shù)據(jù)處理過程中，對于時鐘比較穩(wěn)定在I微秒變化的接收機(jī)，相對于原始觀測值僅存在小于I毫米的誤差而忽略其影響。然而由于各生產(chǎn)廠家所設(shè)計的接收機(jī)鐘的不同，部分接收機(jī)存在較大接收機(jī)鐘差甚至某些接收機(jī)出現(xiàn)Ims的鐘跳，與衛(wèi)星速度有關(guān)的鐘差值在計算得到的幾何距離上會最大產(chǎn)生接近I米的誤差影響，并且在雙差中不能被消除或削弱。因此，需精確估計各接收機(jī)鐘差，修正衛(wèi)星與接收機(jī)間的幾何距離已得到正確的定位結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明方法從信號接收和發(fā)射鐘面時刻引起的衛(wèi)星和接收機(jī)鐘差角度出發(fā)，分析了不同星座不同接收機(jī)鐘差的產(chǎn)生原因，詳細(xì)推導(dǎo)了與光速和衛(wèi)星速度有關(guān)的接收機(jī)鐘差項(xiàng)對原始觀測值影響的誤差公式，提出了一種在衛(wèi)星位置計算中估計接收機(jī)鐘差，修正信號傳播時延的實(shí)用方法，該方法可以有效估計各星座接收機(jī)鐘差值，并且適用于存在較大接收機(jī)鐘差利用該方法精確計算并統(tǒng)一各星座衛(wèi)星位置坐標(biāo)，并通過驗(yàn)證相應(yīng)衛(wèi)星和接收機(jī)幾何距離變化量來比較修正效果。與衛(wèi)星速度有關(guān)的接收機(jī)鐘差項(xiàng)的影響減弱到亞毫米級，并且適用于存在I毫秒時鐘跳躍的接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)多星座融合的高精度定位。本發(fā)明的技術(shù)方案是:多星座鐘差分析:對于接收機(jī)時刻tk接收到衛(wèi)星發(fā)射信號，該時刻接收機(jī)鐘差為δ,，即相對于GPS時t:t=tk- δk該t時刻接收機(jī)與衛(wèi)星的站星距P可表示為
權(quán)利要求
1.一種多星座單基準(zhǔn)站接收機(jī)鐘差估計方法，其特征在于: 使用衛(wèi)星偽距觀測值整除光速以獲取粗略衛(wèi)星信號傳輸時間，根據(jù)所述粗略衛(wèi)星信號傳輸時間計算得到衛(wèi)星的瞬時位置和衛(wèi)星鐘差改正數(shù)； 利用連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)CORS網(wǎng)中的基站已知坐標(biāo)，計算得到衛(wèi)星距離基站的精確距尚，以確定精確的衛(wèi)星 目號傳播時間； 根據(jù)不同星座構(gòu)建接收機(jī)鐘差估計方程，濾波求解接收機(jī)鐘差值； 針對多星座系統(tǒng)，不同星座系統(tǒng)所對應(yīng)主控站的鐘差改正值不相同，各系統(tǒng)間改正值精度是由各主控站時鐘精度決定，并且相互獨(dú)立；對于同一星座的衛(wèi)星，可將其與接收機(jī)鐘差合并估計，而對于多星座來說，各星座應(yīng)具有其單獨(dú)的接收機(jī)鐘差值并估計其精度，這里各星座的接收機(jī)鐘差值實(shí)際為:
2.一種多星座單基準(zhǔn)站接收機(jī)鐘差估計方法，包括以下步驟: (1)、各個基準(zhǔn)站連續(xù)采集觀測數(shù)據(jù)，并實(shí)時傳輸?shù)街行姆?wù)器以接收各基站衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，所述各基站衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)包括衛(wèi)星L1、L2載波相位觀測值和P1、P2偽距觀測信息，并進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)預(yù)處理，所述預(yù)處理包括粗差和周跳探測； (2)、采用接收機(jī)觀測得到的衛(wèi)星偽距粗略估計衛(wèi)星信號傳輸時間T(l=P/c;假設(shè)初始接收機(jī)鐘差Stk為0，利用初始觀測歷元及信號傳輸時間^得到衛(wèi)星的瞬時坐標(biāo)(Xi, Yi, Zi)及利用星歷文件得到的初始衛(wèi)星鐘差改正數(shù)δ 由于在區(qū)域參考站網(wǎng)絡(luò)中，基站坐標(biāo)已知，則可計算出初始衛(wèi)星位置和接收機(jī)的幾何距離P丨，并重新計算信號傳輸時間4，其中P為實(shí)測偽距觀測值，c為光速值，
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多星座單基準(zhǔn)站接收機(jī)鐘差估計方法。在多星座數(shù)據(jù)融合處理時，由于不同星座間的接收機(jī)鐘差不同，以及信號傳播延遲的影響，導(dǎo)致信號發(fā)射時刻的衛(wèi)星位置不能精確求定，對于由接收機(jī)鐘差及鐘跳引起的與衛(wèi)星速度有關(guān)的誤差項(xiàng)，在雙差觀測值中仍然能造成最大1m的誤差變化而影響實(shí)際定位效果。本發(fā)明方法采用在衛(wèi)星位置計算中估計接收機(jī)鐘差，修正信號傳播時延，再利用卡爾曼濾波的方法求解接收機(jī)鐘差，從而得到精確的已修正接收機(jī)鐘差的接收機(jī)與衛(wèi)星幾何距離的實(shí)用方法。本發(fā)明方法能將與衛(wèi)星速度有關(guān)的接收機(jī)鐘差項(xiàng)的影響減弱到亞毫米級，并且適用于存在1毫秒時鐘跳躍的接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)多星座融合的高精度定位。
文檔編號G01S19/23GK103197326SQ20131009845
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者潘樹國, 王慶, 汪登輝, 楊徉 申請人:東南大學(xué)