CN100437142C - 基于地基增强系统的电离层延迟误差分离方法及地基增强系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于地基增强系统的误差分离方法及地基增强系统。误差分离方法的步骤是：分别计算地面站码平滑伪距和用户站码平滑伪距；分别估算地面站电离层延迟误差和用户站电离层延迟误差；将地面站数据广播给用户站；用户站对上述数据进行差分校正。该地基增强系统为：地面站和用户站中分别包括两个滤波单元，一个用来计算码平滑伪距，另一个用来估算电离层延迟误差；用户站还包括差分处理单元，用于对用户站数据和地面站数据进行差分处理。上述方案可以消除电离层延迟的空间梯度的影响，并进一步减小码平滑伪距中噪声和多径误差；上述地基增强系统解得的差分定位结果，可进一步提高定位精度。

Description

基于地基增强系统的电离层延迟误差分离方法及地基增强系统

技术领域

本发明涉及一种GPS导航定位方法，特别是利用基于地基增强系统的电离层延迟误差分离方法进行差分定位的方法；本发明还涉及一种GPS导航定位系统，特别是基于地基增强系统的导航定位。

背景技术

全球定位系统(Global positioning system，也叫卫星导航系统，以下简称：GPS)包括三部分：空间段、地面段和用户段。GPS的定位原理是：用户接收空间段的卫星发射的导航信号，计算出信号从卫星到达用户接收机的时间，再乘以光速，即为卫星到用户接收机的距离；空间卫星的位置可以通过卫星星历计算出来；用户同时观测3颗卫星建立关于自己三维位置的3个方程，从而解算出三维位置。由于用户接收机时钟不能与卫星时钟完全同步，所以在定位方程中还包含一个接收机钟差的未知数，因此用户实际上需要同时观测4颗卫星，建立4个方程，解算用户三维位置和接收机钟差。

在用户测得的卫星到接收机的位置中，实际上还包含卫星的星历、星钟、电离层和对流层延迟以及接收机热噪声和多径效应引起的误差，因此这个计算出的距离称为伪距。对GPS的用户来说，直接通过伪距计算的定位结果大约有12.5米的误差。现在已经有很多系统可以辅助用户获得更高精度的定位结果，其中有一类系统称为地基增强系统(Ground BasedAugmentation System，以下简称：GBAS)，用户通过接收由地面站发送的增强信息来获得更高精度的定位结果。

GBAS基于误差的相关性原理，认为星钟误差、星历误差、电离层和对流层延迟误差在时间或空间上是强相关的，即距离很近的两个观测者同时观测同一颗卫星，则他们的定位误差基本相同。因此，在局域范围内能够通过差分的方式获得较高的定位精度。GBAS的工作原理是这样的，在已知精确位置的参考站获得伪距观测量，再计算出卫星和参考站的真实距离，计算两者之差得到差分校正值，并将之发送给用户接收机；用户接收机利用这些差分校正值改正自己的伪距观测量，则可得到较高精度的定位结果。

然而，实际中伪距观测量的误差中，电离层延迟误差是随时间以及卫星信号经过电离层的路径长度和卫星仰角而变化的，并且电离层本身的变化也导致电离层延迟误差随时间和地点而变化，这些变化给GBAS带来了附加的误差。

GBAS中通常使用载波平滑处理技术来消除此附加的误差，通过联合使用码观测量和载波相位观测量进行互补滤波，通过增加滤波时间常数减小滤波后平滑码伪距的噪声和多径误差，这种技术已经很成熟并成为GBAS的基础。然而，由于电离层折射对码观测量和载波相位观测量影响的不一致性，使得电离层的时间梯度会产生平滑滤波的残差，并且其大小与平滑滤波器时间常数成正比。由于上述载波平滑处理技术的特性，要设计一个折中的滤波时间常数用以平衡平滑码伪距的噪声和多径误差，以及电离层的时间梯度引起的滤波残差。

目前在单频GBAS系统中，由于电离层延迟误差的时间梯度给GBAS带来的附加差分校正残差无法解决。未来全球卫星导航系统(GlobalNavigation Satellite System，简称：GNSS)为民用用户站设计了多个导航频率，多导航频率观测量的使用将有助于更为精确的估计电离层延迟误差，并构建无电离层偏差的平滑滤波器，减轻电离层延迟误差对GBAS系统的影响。

目前的无偏差(Divergence-Free，简称：DFree)滤波方法就是使用双频观测数据改进平滑滤波的精度，该方法使用双频载波相位观测量构建组合的载波相位观测量，使其中的电离层延迟误差分量与码观测量中的电离层延迟误差分量的大小和符号均相同，在滤波前，先通过求差消去此分量，滤波后再将其加入平滑码伪距中。这样，DFree方法消除了电离层延迟时间梯度产生的滤波残差。但是，由于此方法应用的是双频信号，所以将双频载波相位噪声和多径误差引入了码平滑伪距中。

此外，在使用载波平滑处理技术时，电离层的空间梯度也会在用户端引起附加的差分校正误差，其大小通常为0.2cm/km。而且此空间梯度带来的差分校正残差是现有无论单频还是双频用户都无法消除的。

发明内容

本发明的一个方面是，提供一种基于地基增强系统的电离层延迟误差分离方法，使得用户的差分定位精度得以提高。

本发明的另一个方面是，提供一种地基增强系统，使得用户使用该系统可以得到精度很高的定位结果。

为了实现本发明的第一个方面，本发明的一些实施例的基于地基增强系统的电离层延迟误差分离方法，包括如下步骤：

计算地面系统码平滑伪距；

估算地面系统电离层延迟误差；

计算用户站码平滑伪距；

估算用户站电离层延迟误差；

将所述地面系统码平滑伪距和所述地面系统电离层延迟误差发送给用户站；

用户站对所述地面系统码平滑伪距、地面系统电离层延迟误差和所述用户站码平滑伪距、用户站电离层延迟误差进行差分校正。

所述计算地面站码平滑伪距和用户站码平滑伪距利用的是无偏差平滑滤波技术，具体步骤为：

利用双频载波相位观测量构建组合载波相位观测量，所述组合载波相位观测量Φ＝r+i₁+N_Φ1+η_Φ1，其中r为所述地面系统或用户站到卫星的伪距测量值，i₁为L1频率码观测量和载波相位观测量中的电离层延迟误差，N_Φ1为组合载波相位观测量的整周模糊度，η_Φ1为组合载波相位观测量中的噪声和多径误差；

用码观测量ρ₁＝r+i₁+η_ρ1减去所述组合载波相位观测量Φ，则可消去其中的电离层延迟误差分量i₁，得到χ＝η_ρ1-(N_Φ1+η_Φ1)，其中η_ρ1为L1频率码观测量的噪声和多径误差；

将消去电离层延迟误差后的χ经无偏差平滑滤波器滤波后，得到： $\widehat{\mathrm{\χ}}=-N_{\mathrm{\Φ}1}+F({\mathrm{\η}}_{\mathrm{\ρ}1}-{\mathrm{\η}}_{\mathrm{\Φ}1}),$ 其中F为低通滤波传递函数；

所述

再计算L1频率码观测量与L2频率码观测量的差值ψ；

构建L1频率载波相位观测量与L2频率载波相位观测量的差值φ，使得φ中的电离层延迟误差差值与ψ中的大小和符号相等；

求出ψ和φ的差值，所述差值中除去了电离层延迟误差差值，即χ＝ψ-φ，将χ经平滑滤波器进行滤波得到

将φ再加回到

得到再利用

对电离层误差进行精确估计。

与所述组合载波相位观测量Φ相加得到滤波后的码平滑伪距： $\widehat{\mathrm{\Ψ}}=r+i_1+{\mathrm{\ϵ}}_D,$ 其中ε_D＝Fη_ρ1+(1-F)η_Φ1为码平滑伪距中附加的噪声和多径误差；

所述估算地面系统电离层延迟误差和用户站电离层延迟误差的步骤具体为：

计算L1频率码观测量与L2频率码观测量的差值ψ；

构建L1频率载波相位观测量与L2频率载波相位观测量的差值φ，使得φ中的电离层延迟误差差值与ψ中的大小和符号相等；

求出ψ和φ的差值，所述差值中除去了电离层延迟误差差值，即χ＝ψ-φ，将χ经平滑滤波器进行滤波得到

将φ再加回到

得到

再利用

对电离层误差进行精确估计。

通过上述方法，本发明的一些实施例可以消除电离层延迟的空间梯度的影响，并进一步减小码平滑伪距中噪声和多径误差。

为了实现本发明的第二个方面，本发明的另一些实施例的地基增强系统，包括地面站和用户站，地面站和用户站均包括接收机和数据链电台，用于接收和传送数据，其中：

所述地面站包括：第一滤波单元，用于计算地面站码平滑伪距；第二滤波单元，用于估算地面站电离层延迟误差；

所述用户站包括：第三滤波单元，用于计算用户站码平滑伪距；第四滤波单元，用于估算用户站电离层延迟误差；差分处理单元，用于对所述地面站广播给用户站的数据和所述用户站求得的数据进行差分校正，得到差分校正值。

所述第一滤波单元计算地面站码平滑伪距和所述第三滤波单元计算用户站码平滑伪距利用的是无偏差平滑滤波技术，具体步骤为：

利用双频载波相位观测量构建组合载波相位观测量，所述组合载波相位观测量Φ＝r+i₁+N_Φ1+η_Φ1，其中r为所述地面系统或用户站到卫星的伪距测量值，i₁为L1频率码观测量和载波相位观测量中的电离层延迟误差，N_Φ1为组合载波相位观测量的整周模糊度，η_Φ1为组合载波相位观测量中的噪声和多径误差；

用码观测量ρ₁＝r+i₁+η_ρ1减去所述组合载波相位观测量Φ，则可消去其中的电离层延迟误差分量i₁，得到χ＝η_ρ1-(N_Φ1+η_Φ1)，其中η_ρ1为L1频率码观测量的噪声和多径误差；

将消去电离层延迟误差后的χ经无偏差平滑滤波器滤波后，得到： $\widehat{\mathrm{\χ}}=-N_{\mathrm{\Φ}1}+F({\mathrm{\η}}_{\mathrm{\ρ}1}-{\mathrm{\η}}_{\mathrm{\Φ}1}),$ 其中F为低通滤波传递函数；

所述

再与所述组合载波相位观测量Φ相加得到滤波后的码平滑伪距： $\widehat{\mathrm{\Ψ}}=r+i_1+{\mathrm{\ϵ}}_D,$ 其中ε_D＝Fη_ρ1+(1-F)η_Φ1为码平滑伪距中附加的噪声和多径误差；

所述第二滤波单元估算地面系统电离层延迟误差和所述第四滤波单元估算用户站电离层延迟误差的步骤具体为：

计算L1频率码观测量与L2频率码观测量的差值ψ；

构建L1频率载波相位观测量与L2频率载波相位观测量的差值φ，使得φ中的电离层延迟误差差值与ψ中的大小和符号相等；

求出ψ和φ的差值，所述差值中除去了电离层延迟误差差值，即χ＝ψ-φ，将χ经平滑滤波器进行滤波得到

将φ再加回到

得到

再利用

对电离层误差进行精确估计。

上述地基增强系统中，当用户站收到地面站发送来的数据后，进行数据处理，解得差分定位结果，并且提高定位精度。

下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明误差分离方法的流程图；

图2为本发明地基增强系统结构示意图；

图3为本发明滤波单元结构示意图。

具体实施方式

首先介绍下GPS系统中码和载波相位观测量的模型：

假设GPS的L1频率下的码和载波相位观测量为ρ₁和φ₁，其方程分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ρ}}_1=r+i_1+{\mathrm{\η}}_{\mathrm{\ρ}1}\\ {\mathrm{\φ}}_1=r-i_1+N_1+{\mathrm{\η}}_{\mathrm{\φ}1}\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中：r为用户到卫星的真实距离与码观测量、载波相位观测量中的公共误差之和，公共误差包括星钟、星历和对流层误差以及“选择可用性(Selective Availability，简称：SA)”卫星信号干扰；i₁为L1频率下码和载波相位观测量中的电离层延迟误差；N₁为载波相位观测量的整周模糊度；η_ρ1、η_φ1分别为码观测量、载波相位观测量的噪声与多径误差之和。

类似的，GPS的L2频率下的码和载波相位观测量为ρ₂和φ₂，其方程分别为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ρ}}_2=r+i_2+{\mathrm{\η}}_{\mathrm{\ρ}2}\\ {\mathrm{\φ}}_2=r-i_2+N_2+{\mathrm{\η}}_{\mathrm{\φ}2}\end{array}\right.---\left(2\right)$

本发明的一些实施例提出，在GBAS地面站的数据处理过程中，将进行两次载波平滑滤波，一次滤波用于计算码平滑伪距，通过增加滤波时间常数，来尽可能的削弱码平滑伪距中的噪声和多径误差分量，另一次滤波用于精确估计电离层延迟误差，并把分别削弱了噪声和多径误差的码平滑伪距以及精确估计的电离层延迟误差分别发给用户站；

在用户站对数据进行处理的过程中，对于单频用户，可以继续使用地面站发送的码平滑伪距进行校正，其处理方式与传统GBAS工作方式相同；对于双频用户，由于也可进行两次载波平滑滤波，一次得到用户站的码伪距观测量，另一次滤波使用双频观测量计算出用户站的电离层延迟误差，用用户站的电离层延迟误差减去地面站发来的地面站电离层延迟误差，就可以计算出用户站和地面站间的电离层延迟空间梯度，从而消除此误差的影响，提高差分定位精度。

将电离层延迟误差分离出来的具体步骤如图1所示，为：

步骤101、计算地面站码平滑伪距；

步骤102、估算地面站电离层延迟误差；

步骤103、计算用户站码平滑伪距；

步骤104、估算用户站电离层延迟误差；

步骤105、将地面站码平滑伪距和地面站电离层延迟误差发送给用户站；

步骤106、用户站对地面站码平滑伪距、地面站电离层延迟误差和用户站码平滑伪距、用户站电离层延迟误差进行差分校正。

其中步骤101计算地面站码平滑伪距的具体步骤为：

步骤1011、利用双频载波相位观测量构建组合载波相位观测量Φ，即：

$\mathrm{\Φ}={\mathrm{\φ}}_1-\frac{2}{\mathrm{\α}}({\mathrm{\φ}}_1-{\mathrm{\φ}}_2)$ ，将φ₁，φ₂代入，得

Φ＝r+i₁+N_Φ1+η_Φ1，

其中r为所述地面系统或用户站到卫星的伪距测量值；i₁为L1频率码观测量和载波相位观测量中的电离层延迟误差；N_Φ1为组合载波相位观测量的整周模糊度， $N_{\mathrm{\Φ}1}=N_1-\frac{2}{\mathrm{\α}}(N_1-N_2);$ η_Φ1组合载波相位观测量中的噪声和多径误差， ${\mathrm{\η}}_{\mathrm{\Φ}1}={\mathrm{\η}}_{\mathrm{\φ}1}-\frac{2}{\mathrm{\α}}({\mathrm{\η}}_{\mathrm{\φ}1}-{\mathrm{\η}}_{\mathrm{\φ}2});$

注意到此时Φ中得电离层分量得符号已经改变。

步骤1012、码观测量Ψ＝ρ₁＝r+i₁+η_ρ1，在滤波前先用Ψ减去Φ，则可消去其中的电离层延迟误差分量i₁，得到

χ＝η_ρ1-(N_Φ1+η_Φ1)；

步骤1013、将消去电离层延迟误差后的χ经无偏差平滑滤波器滤波后，得到

$\widehat{\mathrm{\χ}}=-N_{\mathrm{\Φ}1}+F({\mathrm{\η}}_{\mathrm{\ρ}1}-{\mathrm{\η}}_{\mathrm{\Φ}1}),$

其中F为低通滤波传递函数；

步骤1014、

再与组合载波相位观测量Φ相加得到滤波后的码平滑伪距：

$\widehat{\mathrm{\Ψ}}=r+i_1+{\mathrm{\ϵ}}_D,$

其中ε_D＝Fη_ρ1+(1-F)η_Φ1为码平滑伪距中附加的噪声和多径误差。

由得到的码平滑伪距可知，由于滤波前先消去了电离层延迟误差，所以滤波后不再产生附加的电离层误差，因此滤波器的时间常数可以足够长，用以减小码平滑伪距中附加的噪声和多径误差。

步骤102估算地面站电离层延迟误差的具体步骤为：

步骤1021、计算L1频率码观测量与L2频率码观测量的差值，即：

ψ＝ρ₁-ρ₂＝(i₁-i₂)+η_ρ12，

其中，i₂为L2频率码观测量和载波相位观测量中的电离层延迟误差，L1和L2频率下码观测量的噪声和多径误差的差值：η_ρ12＝η_ρ1-η_ρ2；

步骤1022、计算L1频率载波相位观测量与L2频率载波相位观测量的差值，即：

φ＝-(φ₁-φ₂)＝(i₁-i₂)-N₁₂-η_φ12，

其中，L1和L2频率载波相位观测量的整周模糊度的差值为N₁₂＝N₁-N₂，L1和L2频率载波相位观测量中的噪声和多径误差的差值为η_φ12＝η_φ1-η_φ2；

步骤1023、用所述L1频率码观测量与L2频率码观测量的差值ψ减去所述L1频率载波相位观测量与L2频率载波相位观测量的差值φ，则可消去其中的电离层延迟误差分量(i₁-i₂)，得到χ＝η_ρ12+N₁₂+η_φ12；

步骤1024、将消去电离层延迟误差后的χ经平滑滤波器滤波后，得到： $\widehat{\mathrm{\χ}}=N_{12}+{\mathrm{F\η}}_{\mathrm{\ρ}12}+{\mathrm{F\η}}_{\mathrm{\φ}12},$ 其中F为低通滤波传递函数；

步骤1025、所述

再与所述L1频率载波相位观测量与L2频率载波相位观测量的差值φ相加得到滤波后的电离层延迟误差：

$\widehat{\mathrm{\ψ}}=(i_1-i_2)+{\mathrm{\ϵ}}_1,$

其中ε₁＝Fη_ρ12+(F-1)η_φ12为电离层延迟误差中附加的噪声和多径误差；

步骤1026、将电离层延迟误差 $\widehat{\mathrm{\ψ}}=(i_1-i_2)+{\mathrm{\ϵ}}_1$ 经缩放得到L1频率电离层延迟误差的估计值： ${\hat{i}}_1=i_1+\frac{1}{\mathrm{\α}}{\mathrm{\ϵ}}_1.$

由上述求L1频率电离层延迟误差的估计值的过程可知，由于滤波前也提前消去了电离层延迟误差，所以滤波后不会产生附加的电离层误差，因此同样可以通过增加滤波的时间常数，来减小电离层延迟误差的估计值中附加的噪声和多径误差，使估计的电离层延迟误差更加精确。

用与上述步骤1011～1014和步骤1021～1026相同的求解过程计算步骤103中的用户站码平滑伪距

和步骤104中的用户站电离层延迟误差

将地面站求出的码平滑伪距和电离层延迟误差同时发送给用户站，由用户站对地面站发送的数据及用户自己求得的数据进行处理。

其中地面站的码平滑伪距和电离层延迟误差分别为：

${\widehat{\mathrm{\Ψ}}}^B=r^B+i_1^B+{\mathrm{\ϵ}}_D^B,$

${\hat{i}}_1^B=i_1^B+\frac{1}{\mathrm{\α}}{\mathrm{\ϵ}}_1^B;$

用户站的码平滑伪距和电离层延迟误差分别为：

${\widehat{\mathrm{\Ψ}}}^A=r^A+i_1^A+{\mathrm{\ϵ}}_D^A,$

${\hat{i}}_1^A=i_1^A+\frac{1}{\mathrm{\α}}{\mathrm{\ϵ}}_1^A.$

显然，对用户而言，

是比

更为精确的对本地电离层延迟误差的估计，

与

的差值即为电离层空间梯度导致的电离层延迟误差。现在，用户只需从码平滑伪距中减去估算的电离层延迟误差，对剩余部分进行差分计算，即：

进行差分校正，即可得到精度很高的差分校正值 $\mathrm{\Δ\Ψ}=({\widehat{\mathrm{\Ψ}}}^A-{\hat{i}}_1^A)-({\widehat{\mathrm{\Ψ}}}^B-{\hat{i}}_1^B).$

上述基于GBAS系统的，利用误差分离求差分校正值的方法，与传统单频用户求差分校正值的方法相比，误差分离方法消除了由于电离层空间梯度的影响，在用户站中附加的差分校正误差；但是，却将地面站的L2频率下的码和载波相位噪声和多径误差引入空中用户，该缺陷可以通过将滤波时间增长而得到减小。因此，只要滤波时间足够长，GBAS系统的总体误差还是降低了，用户的差分定位精度得到了提高。

本发明的另一些实施例提出，在GBAS系统中，地面站将使用两个载波平滑滤波器，一个用于削弱滤波后的码平滑伪距中的噪声和多径误差分量，另一个用于估计电离层延迟误差，并把经两个载波平滑滤波器后得到的数据同时广播给空中用户。

这样，对于单频用户站，可以继续使用码平滑伪距进行校正，其处理方式与传统GBAS相同。对于双频用户站，由于其中也包含两个载波平滑滤波器，可以使用双频观测量计算出用户站电离层延迟误差估计值，减去地面站发来的地面站电离层延迟误差，就可以计算出用户和地面站间的电离层延迟空间梯度，从而消除此误差的影响，提高差分定位精度。

该GBAS系统如图2所示，地面站B包括：接收机6，通过天线8接收卫星信号；第一滤波单元1，用于计算地面站码平滑伪距；第二滤波单元2，用于估算地面站电离层延迟误差；数据链电台7，通过天线8将地面站第一和第二滤波单元算出的数据广播给用户站。用户站A包括：接收机6，通过天线8接收卫星信号；第三滤波单元3，用于计算用户站码平滑伪距；第四滤波单元4，用于估算用户站电离层延迟误差；差分处理单元5，用于对地面站广播给用户站的数据和所述用户站求得的数据进行差分校正，得到差分校正值。

通过上述实施例的计算方法利用L1频率和L2频率下的码观测量ρ和载波相位观测量φ完成上述滤波单元的对码平滑伪距及电离层误差的计算。如图3所示第一至第四滤波单元又主要包括求差单元9，用于对码观测量和载波相位观测量进行相减运算，消除其中的电离层延迟误差；滤波器10，用于对求差单元求出的结果进行运算；求和单元11，用于将经过滤波器求得的结果与载波相位观测量进行相加运算，得出最后的滤波结果。

最后经差分单元计算得出的差分校正值即为我们最后所需要的定位信息。该差分校正值由于是通过分离了电离层延迟误差而求出的，没有了电离层延迟的空间梯度的影响，所以精度得到提高；且由于在滤波过程中也消除了电离层时间梯度的影响，所以可以通过尽可能的增加滤波时间常数来减小码平滑伪距中的噪声和多径误差，从而进一步的提高差分比较值的精度，得到精确的差分定位信息。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1、一种基于地基增强系统的电离层延迟误差分离方法，其特征在于，步骤为：

计算地面站码平滑伪距；

估算地面站电离层延迟误差；

计算用户站码平滑伪距；

估算用户站电离层延迟误差；

将所述地面站码平滑伪距和所述地面站电离层延迟误差发送给用户站；

用户站对所述地面站码平滑伪距、地面站电离层延迟误差和所述用户站码平滑伪距、用户站电离层延迟误差进行差分校正；

所述计算地面站码平滑伪距和用户站码平滑伪距利用的是无偏差平滑滤波技术，具体步骤为：

利用双频载波相位观测量构建组合载波相位观测量，所述组合载波相位观测量Φ＝r+i₁+N_Φ1+η_Φ1，其中r为所述地面系统或用户站到卫星的伪距测量值，i₁为L1频率码观测量和载波相位观测量中的电离层延迟误差，N_Φ1为组合载波相位观测量的整周模糊度，η_Φ1为组合载波相位观测量中的噪声和多径误差；

用码观测量ρ₁＝r+i₁+η_ρ1减去所述组合载波相位观测量Φ，则可消去其中的电离层延迟误差分量i₁，得到χ＝η_ρ1-(N_Φ1+η_Φ1)，其中η_ρ1为L1频率码观测量的噪声和多径误差；

将消去电离层延迟误差后的χ经无偏差平滑滤波器滤波后，得到： $\widehat{\mathrm{\χ}}=-N_{\mathrm{\Φ}1}+F({\mathrm{\η}}_{\mathrm{\ρ}1}-{\mathrm{\η}}_{\mathrm{\Φ}1}),$ 其中F为低通滤波传递函数；

所述再与所述组合载波相位观测量Φ相加得到滤波后的码平滑伪距： $\widehat{\mathrm{\Ψ}}=r+i_1+{\mathrm{\ϵ}}_D,$ 其中ε_D＝Fη_ρ1+(1-F)η_Φ1为码平滑伪距中附加的噪声和多径误差；

所述估算地面系统电离层延迟误差和用户站电离层延迟误差的步骤具体为：

计算L1频率码观测量与L2频率码观测量的差值ψ；

构建L1频率载波相位观测量与L2频率载波相位观测量的差值φ，使得φ中的电离层延迟误差差值与ψ中的大小和符号相等；

求出ψ和φ的差值，所述差值中除去了电离层延迟误差差值，即χ＝ψ-φ，将χ经平滑滤波器进行滤波得到

将φ再加回到

得到

再利用

对电离层误差进行精确估计。

2、根据权利要求1所述的基于地基增强系统的电离层延迟误差分离方法，其特征在于：所述差值ψ及差值φ的具体求解步骤为：

计算L1频率码观测量ρ₁＝r+i₁+η_ρ1；计算L2频率码观测量ρ₂＝r+i₂+η_ρ2；

计算L1频率载波相位观测量φ₁＝r-i₁+N₁+η_φ1；计算L2频率载波相位观测量φ₂＝r-i₂+N₂+η_φ2；

用L1频率码观测量减去L2频率码观测量，即：ψ＝ρ₁-ρ₂＝(i₁-i₂)+η_ρ12，其中，i₂为L2频率码观测量和载波相位观测量中的电离层延迟误差，η_ρ12为L1和L2频率码观测量的噪声和多径误差的差值；

构建L1频率载波相位观测量与L2频率载波相位观测量的差值φ，即：φ＝-(φ₁-φ₂)＝(i₁-i₂)-N₁₂-η_φ12，其中，N₁₂为L1和L2频率载波相位观测量的整周模糊度的差值，η_φ12为L1和L2频率载波相位观测量中的噪声和多径误差的差值。

3、根据权利要求1或2所述的基于地基增强系统的电离层延迟误差分离方法，其特征在于：所述滤波过程的具体步骤为：

用所述ψ减去所述φ，则可消去其中的电离层延迟误差分量(i₁-i₂)，得到χ＝η_ρ12+N₁₂+η_φ12；

将消去电离层延迟误差差值后的χ经平滑滤波器滤波，得到： $\widehat{\mathrm{\χ}}=N_{12}+{\mathrm{F\η}}_{\mathrm{\ρ}12}+{\mathrm{F\η}}_{\mathrm{\φ}12},$ 其中F为低通滤波传递函数；

所述

再与所述φ相加得到滤波后的电离层延迟误差： $\widehat{\mathrm{\ψ}}=(i_1-i_2)+{\mathrm{\ϵ}}_1,$ 其中ε₁＝Fη_ρ12+(F-1)η_Φ12为电离层延迟误差中附加的噪声和多径误差。

4、根据权利要求3所述的基于地基增强系统的电离层延迟误差分离方法，其特征在于：所述电离层延迟误差经缩放后可得到L1频率电离层延迟误差的估计值： ${\hat{i}}_1=i_1+\frac{1}{\mathrm{\α}}{\mathrm{\ϵ}}_1.$

5、根据权利要求4所述的基于地基增强系统的电离层延迟误差分离的方法，其特征在于：所述电离层延迟误差中附加的噪声和多径误差ε₁可随无偏差平滑滤波时间的增加而逐渐减小。

6、根据权利要求1所述的基于地基增强系统的电离层延迟误差分离方法，其特征在于：所述用户站对所述地面站码平滑伪距、地面站电离层延迟误差和所述用户站码平滑伪距、用户站电离层延迟误差进行差分校正的步骤具体为：

所述用户站码平滑伪距减去所述用户站电离层延迟误差，即：

其中为用户站码平滑伪距，

为用户站电离层延迟误差；

所述地面站码平滑伪距减去所述地面站电离层延迟误差，即：

其中

为地面站码平滑伪距，

为地面站电离层延迟误差；

再将上述求出的地面站的差值减去求出的用户站的差值，得到差分比较值。

7、一种地基增强系统，包括地面站和用户站，地面站和用户站均包括接收机和数据链电台，用于接收和传送数据，其特征在于：

所述地面站包括：第一滤波单元，用于计算地面站码平滑伪距；第二滤波单元，用于估算地面站电离层延迟误差；

所述用户站包括：第三滤波单元，用于计算用户站码平滑伪距；第四滤波单元，用于估算用户站电离层延迟误差；差分处理单元，用于对所述地面站广播给用户站的数据和所述用户站求得的数据进行差分校正，得到差分校正值；

所述第一滤波单元计算地面站码平滑伪距和所述第三滤波单元计算用户站码平滑伪距利用的是无偏差平滑滤波技术，具体步骤为：

利用双频载波相位观测量构建组合载波相位观测量，所述组合载波相位观测量Φ＝r+i₁+N_Φ1+η_Φ1，其中r为所述地面系统或用户站到卫星的伪距测量值，i₁为L1频率码观测量和载波相位观测量中的电离层延迟误差，N_Φ1为组合载波相位观测量的整周模糊度，η_Φ1为组合载波相位观测量中的噪声和多径误差；

用码观测量ρ₁＝r+i₁+η_ρ1减去所述组合载波相位观测量Φ，则可消去其中的电离层延迟误差分量i₁，得到χ＝η_ρ1-(N_Φ1+η_Φ1)，其中η_ρ1为L1频率码观测量的噪声和多径误差；

将消去电离层延迟误差后的χ经无偏差平滑滤波器滤波后，得到： $\widehat{\mathrm{\χ}}=-N_{\mathrm{\Φ}1}+F({\mathrm{\η}}_{\mathrm{\ρ}1}-{\mathrm{\η}}_{\mathrm{\Φ}1}),$ 其中F为低通滤波传递函数；

所述

再与所述组合载波相位观测量Φ相加得到滤波后的码平滑伪距： $\widehat{\mathrm{\Ψ}}=r+i_1+{\mathrm{\ϵ}}_D,$ 其中ε_D＝Fη_ρ1+(1-F)η_Φ1为码平滑伪距中附加的噪声和多径误差；

所述第二滤波单元估算地面系统电离层延迟误差和所述第四滤波单元估算用户站电离层延迟误差的步骤具体为：

计算L1频率码观测量与L2频率码观测量的差值ψ；

构建L1频率载波相位观测量与L2频率载波相位观测量的差值φ，使得φ中的电离层延迟误差差值与ψ中的大小和符号相等；

求出ψ和φ的差值，所述差值中除去了电离层延迟误差差值，即χ＝ψ-φ，将χ经平滑滤波器进行滤波得到

将φ再加回到

得到再利用

对电离层误差进行精确估计。

8、根据权利要求7所述的地基增强系统，其特征在于：所述滤波单元具体结构包括：

求差单元，用于对码观测量和载波相位观测量进行相减运算，消除其中的电离层延迟误差；

滤波器，用于对求差单元求出的结果进行运算；

求和单元，用于将传递单元求得的结果与载波相位观测量进行相加运算，得出最后的滤波结果。

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