CN103163533A - 一种gnss全球与区域电离层延迟无缝融合表达和改正方法 - Google Patents
一种gnss全球与区域电离层延迟无缝融合表达和改正方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103163533A CN103163533A CN201310102021XA CN201310102021A CN103163533A CN 103163533 A CN103163533 A CN 103163533A CN 201310102021X A CN201310102021X A CN 201310102021XA CN 201310102021 A CN201310102021 A CN 201310102021A CN 103163533 A CN103163533 A CN 103163533A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ionosphere
- ionosphere delay
- satellite
- delay
- user
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
本发明提供一种GNSS全球与区域电离层延迟无缝融合表达和改正方法,将区域上空的电离层延迟表达为一系列的卫星-测站对基本单元表达电离层延迟,对于新增的测站或卫星提供的新的电离层延迟量,将其作为独立单元直接加入序列尾部,实现了任意范围电离层延迟的无缝融合表达;单个测站-卫星对单元内部表达为卫星号+穿刺点方位角+穿刺点高度角+斜路径电离层延迟+斜路径电离层延迟精度,用户收到斜路径电离层延迟对序列,根据卫星号,穿刺点方位角以及穿刺点高度角选择最匹配的若干斜路径电离层延迟对,内插该用户自身电离层延迟改正量,本发明最大限度的保留了电离层延迟表达与改正精度,实现了全球范围电离层表达与改正模型的无缝融合。
Description
技术领域
本发明属于全球导航系统领域,特别涉及一种GNSS全球与区域电离层延迟无缝融合表达和改正方法。
背景技术
导航卫星观测站网络为电离层监测提供了有效的手段,传统的由导航卫星系统建立的电离层延迟模型都通过规则格网的形式进行表达,如国际导航卫星服务组织(IGS)提供的I文件就以规则格网点的形式提供电离层模型,用户利用I文件提供的规则格网上的延迟值,内插其自身穿刺点处的电离层延迟,这一方法的特点是数据结构简单,便于管理,方便制作立体图进行研究与分析;其缺点是这种表达方式需要首先将斜路径的电离层延迟投影至天顶方向,然后将其内插至规则格网点处,无论是投影或是内插都会损失模型精度;另一方面,观测站布设与卫星图形结构决定了穿刺点的分布不可能均匀,然而由于整个电离层建模范围内的格网大小固定不变,因此格网过大会损失穿刺点密集区域的细节特征,格网过小,则在穿刺点稀疏区域会存在大量冗余数据;最后,利用不同参考站网络建立的电离层格网图模型难以实现无缝融合,用户由两个相邻电离层格网图内插获得的电离层延迟值,实际上存在一定的不连续。
综上所述,目前广泛采用的规则格网的描述方法并不适用于高精度的电离层延迟表达,也不适合跨区域的电离层改正连续无缝服务;然而导航用户定位精度以及其收敛速度很大程度上依赖于电离层延迟改正的效果,因此随着卫星导航技术的推广,构建更为合适的电离层延迟表达方法是提高其改正精度的重要手段。发明内容
针对背景技术存在的问题,本发明提供一种GNSS全球与区域电离层延迟无缝融合表达和改正方法,该方法可以避免投影函数及空间内插带来的精度损失,而且可以实现多处理中心的电离层延迟数据共享与服务的无缝切换。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种GNSS全球与区域电离层延迟无缝融合表达和改正方法,包括以下步骤,
步骤1、提取服务端各斜路径电离层延迟;
利用参考站双频原始观测值建立观测方程,将电离层合理参数化,建立单站电离层模型,得到电离层函数,将电离层函数的参数与位置参数同时求解,求得各斜路径电离层延迟;
所述观测方程如下:
所述电离层函数为2阶多项式模型,其公式为:
其中:c为真空中光的速度,f1为载波L1的频率,为卫星s与用户r之间的整周模糊度参数,为卫星s与用户r之间的伪距观测值,为卫星s与用户r之间的载波相位观测值,为卫星s与用户r之间的GPS卫星与接收机的真实距离,dTr为卫星钟差和接收机钟差的综合影响,为卫星s与用户r之间的对流层Trop延迟改正,为卫星s与用户r之间的真实电离层延迟dion, 为电离层延迟改正的函数表示,其中Fion(E)表示电离层ion延迟的函数,E是函数符号,L、B是指经度、纬度,a0、a1、a2、a3、a4是系数参数,a0、a1、a2、a3、a4的估值由卡尔曼滤波求得,为误差项,ΔP、ΔΦ、Δdion分为别伪距观测值、载波相位观测值的测量噪声和电离层延迟改正的误差;
步骤2:将区域电离层延迟模型表示为以斜路径电离层延迟为基本单元的集合,将区域电离层延迟模型发送给用户端;
以斜路径电离层延迟为基本单元,将区域电离层表达为这一基本单元的集合,在集合中,包括卫星号、穿刺点方位角、穿刺点高度角、斜路径电离层延迟以及斜路径电离层延迟精度信息;
步骤3:用户端电离层延迟改正;
根据服务端提供的区域电离层延迟模型,用户依据历元时间、卫星号、穿刺点方位角以及穿刺点高度角筛选最匹配的2至6个斜路径电离层延迟参考值,筛选原则是选取同一历元同一卫星时穿刺点方位角、高度角最为接近的数据,然后结合斜路径电离层延迟精度信息加权内插得到用户所需的电离层延迟改正量。
与现有技术相比,本发明具有以下优点和有益效果:
1、本发明直接利用了原始的参考站至导航卫星的斜路径电离层延迟,避免了传统表达方法中,各离散电离层延迟投影至天顶方向,以及天顶电离层延迟内插至规则格网所带来的精度损失,本发明采用斜路径电离层延迟集合的表达方式,不仅可以避免因投影函数不准,以及空间内插带来的精度损失,而且可以从分利用密集穿刺点区域的信息,提高电离层的表达精度,最大限度的保留了电离层延迟表达与改正精度。
2、本发明摒弃了传统规则格网电离层模型的表示策略,采用集合的形式表达,可以实现多处理中心的数据共享与服务的无缝切换,卫星-测站对电离层延迟相互独立,因此与卫星个数、测站个数无关,实现了全球大尺度到区域小范围的电离层表达与改正模型的无缝切换。
附图说明
图1为根据本发明获得的2010年4月1号ALGO站和KOUR站24小时电离层延迟序列图。
图2为欧洲定轨中心CODG提供的根据传统方法获得的2012年11月1号的I文件CODG3360.12I部分截图。
图3为根据本发明获得的2012年11月1日斜路径电离层延迟集合文件部分截图。
图4为根据历元时间、卫星号信息初步筛选获得的斜路径电离层延迟参考值。
图5为对初步筛选出的斜路径电离层延迟参考值按照穿刺点方位角排序。
图6为最终根据穿刺点高度角筛选获得的斜路径电离层延迟参考值。
图7为与图2相对应的由CODG提供的根据传统方法获得的I文件内插用户电离层延迟值序列。
图8为与图3相对应的根据本发明获得的由斜路径电离层延迟集合文件内插用户电离层延迟值序列。
图9为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图9所示,一种GNSS全球与区域电离层延迟无缝融合表达和改正方法,包括以下步骤,
步骤1、提取服务端各斜路径电离层延迟;提取高精度的斜路径电离层延迟值是进行电离层延迟表达与改正的基础;
实现方法为:利用参考站双频原始观测值(参考站观测数据)建立观测方程,将电离层合理参数化,建立单站电离层模型,得到电离层函数,将电离层函数的参数与位置参数同时求解,求得各斜路径电离层延迟,如图1所示;
观测方程如下:
电离层函数(单站电离层延迟模型)为2阶多项式模型,其公式为:
其中:c为真空中光的速度,f1为载波L1的频率,为卫星s与用户r之间的整周模糊度参数,为卫星s与用户r之间的伪距观测值,为卫星s与用户r之间的载波相位观测值,为卫星s与用户r之间的GPS卫星与接收机的真实距离,为卫星钟差和接收机钟差的综合影响,为卫星s与用户r之间的对流层Trop延迟改正,为卫星s与用户r之间的真实电离层延迟dion, 为电离层延迟改正的函数表示,其中Fion(E)表示电离层ion延迟的函数,E是函数符号,L、B是指经度、纬度,a0、a1、a2、a3、a4是系数参数,a0、a1、a2、a3、a4的估值由卡尔曼滤波求得,为误差项,ΔP、ΔΦ、Δdion分为别伪距观测值、载波相位观测值的测量噪声和电离层延迟改正的误差;
步骤2:将区域电离层延迟模型表示为以斜路径电离层延迟为基本单元的集合,将区域电离层延迟模型发送给用户端;
实现方法为:以斜路径电离层延迟为基本单元,将区域电离层表达为这一基本单元的集合,在集合中,包括卫星号、穿刺点方位角、穿刺点高度角、斜路径电离层延迟以及斜路径电离层延迟精度信息,提供给用户改正使用;
对比图2和图3,传统的I文件中将各穿刺点电离层延迟归化至规则的格网点处,本方法中,各历元都表达为一系列斜路径电离层延迟单元的集合;
步骤3:用户端(终端)电离层延迟改正;
根据服务端提供的区域电离层延迟模型,用户依据历元时间、卫星号、穿刺点方位角以及穿刺点高度角筛选最匹配的2至6个斜路径电离层延迟参考值,如图4所示,用户依据历元时间、卫星号初步筛选最匹配的5个斜路径电离层延迟参考值,筛选原则是选取同一历元同一卫星时穿刺点方位角、高度角最为接近的数据,如图5、图6所示,然后结合斜路径电离层延迟精度信息加权内插得到用户所需的电离层延迟改正量;图7和图8为根据本发明获得的分别与图2和图3对应的用户电离层延迟值序列。
Claims (1)
1.一种GNSS全球与区域电离层延迟无缝融合表达和改正方法,其特征在于:包括以下步骤,
步骤1、提取服务端各斜路径电离层延迟;
利用参考站双频原始观测值建立观测方程,将电离层合理参数化,建立单站电离层模型,得到电离层函数,将电离层函数的参数与位置参数同时求解,求得各斜路径电离层延迟;
所述观测方程如下:
所述电离层函数为2阶多项式模型,其公式为:
其中:c为真空中光的速度,f1为载波L1的频率,为卫星s与用户r之间的整周模糊度参数,为卫星s与用户r之间的伪距观测值,为卫星s与用户r之间的载波相位观测值,为卫星s与用户r之间的GPS卫星与接收机的真实距离,为卫星钟差和接收机钟差的综合影响,为卫星s与用户r之间的对流层Trop延迟改正,为卫星s与用户r之间的真实电离层延迟dion, 为电离层延迟改正的函数表示,其中Fion(E)表示电离层ion延迟的函数,E是函数符号,L、B是指经度、纬度,a0、a1、a2、a3、a4是系数参数,a0、a1、a2、a3、a4的估值由卡尔曼滤波求得,为误差项,ΔP、ΔΦ、Δdion分为别伪距观测值、载波相位观测值的测量噪声和电离层延迟改正的误差;
步骤2:将区域电离层延迟模型表示为以斜路径电离层延迟为基本单元的集合,将区域电离层延迟模型发送给用户端;
以斜路径电离层延迟为基本单元,将区域电离层表达为这一基本单元的集合,在集合中,包括卫星号、穿刺点方位角、穿刺点高度角、斜路径电离层延迟以及斜路径电离层延迟精度信息;
步骤3:用户端电离层延迟改正;
根据服务端提供的区域电离层延迟模型,用户依据历元时间、卫星号、穿刺点方位角以及穿刺点高度角筛选最匹配的2至6个斜路径电离层延迟参考值,筛选原则是选取同一历元同一卫星时穿刺点方位角、高度角最为接近的数据,然后结合斜路径电离层延迟精度信息加权内插得到用户所需的电离层延迟改正量。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310102021.XA CN103163533B (zh) | 2013-03-27 | 2013-03-27 | 一种gnss全球与区域电离层延迟无缝融合表达和改正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310102021.XA CN103163533B (zh) | 2013-03-27 | 2013-03-27 | 一种gnss全球与区域电离层延迟无缝融合表达和改正方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103163533A true CN103163533A (zh) | 2013-06-19 |
CN103163533B CN103163533B (zh) | 2014-10-22 |
Family
ID=48586775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310102021.XA Active CN103163533B (zh) | 2013-03-27 | 2013-03-27 | 一种gnss全球与区域电离层延迟无缝融合表达和改正方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103163533B (zh) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106597479A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-04-26 | 武汉大学 | 利用北斗基站阵列数据估计电离层扰动的移动速度的方法 |
CN107861131A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-03-30 | 羲和时空(武汉)网络科技有限公司 | 一种斜路径电离层延迟的获取方法及系统 |
CN108008416A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-05-08 | 武汉大学 | 一种估算斜路经对流层延迟的积分方法 |
CN108414994A (zh) * | 2018-02-27 | 2018-08-17 | 武汉大学 | 一种基于广域分布式短波网的电离层参数反演与大范围模型重构方法 |
CN108919316A (zh) * | 2018-08-28 | 2018-11-30 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种基于局部球对称假设的单站多系统硬件延迟估计方法 |
CN112782727A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-05-11 | 中国电波传播研究所(中国电子科技集团公司第二十二研究所) | 一种基于观测弱区补偿的布站设计方法 |
CN112817012A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-05-18 | 航天宏图信息技术股份有限公司 | 一种定位的方法、装置、电子设备和可读存储介质 |
US20220011443A1 (en) * | 2018-11-21 | 2022-01-13 | Septentrio N.V. | Method and System for Recreating Unavailable GNSS Measurements |
CN114527497A (zh) * | 2022-02-08 | 2022-05-24 | 国汽大有时空科技(安庆)有限公司 | 一种基于ppp-rtk的定位增强信息传输方法 |
CN114721012A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-07-08 | 武汉大学 | 一种电离层延迟效应改正方法及装置 |
CN117471511A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-01-30 | 武汉大学 | 通讯基站规划的星地一体化ppp-rtk精密定位服务方法及系统 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002318271A (ja) * | 2001-04-23 | 2002-10-31 | Japan Radio Co Ltd | 電離層遅延推定方法 |
CN101893714A (zh) * | 2010-07-09 | 2010-11-24 | 中国科学院测量与地球物理研究所 | 全球卫星导航系统广播电离层时延修正方法 |
CN102928850A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-02-13 | 桂林电子科技大学 | 一种广域电离层误差改正新方法 |
-
2013
- 2013-03-27 CN CN201310102021.XA patent/CN103163533B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002318271A (ja) * | 2001-04-23 | 2002-10-31 | Japan Radio Co Ltd | 電離層遅延推定方法 |
CN101893714A (zh) * | 2010-07-09 | 2010-11-24 | 中国科学院测量与地球物理研究所 | 全球卫星导航系统广播电离层时延修正方法 |
CN102928850A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-02-13 | 桂林电子科技大学 | 一种广域电离层误差改正新方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
张孟阳等: "单频GPS导航定位中的电离层延迟改正方法", 《电波科学学报》, vol. 12, no. 03, 30 September 1997 (1997-09-30), pages 254 - 259 * |
李成钢等: "GPS参考站网络的电离层延迟建模技术", 《西南交通大学学报》, vol. 40, no. 05, 31 October 2005 (2005-10-31), pages 610 - 615 * |
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106597479B (zh) * | 2016-11-23 | 2019-01-29 | 武汉大学 | 利用北斗基站阵列数据估计电离层扰动的移动速度的方法 |
CN106597479A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-04-26 | 武汉大学 | 利用北斗基站阵列数据估计电离层扰动的移动速度的方法 |
CN107861131A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-03-30 | 羲和时空(武汉)网络科技有限公司 | 一种斜路径电离层延迟的获取方法及系统 |
CN107861131B (zh) * | 2017-10-23 | 2020-04-28 | 羲和时空(武汉)网络科技有限公司 | 一种斜路径电离层延迟的获取方法及系统 |
CN108008416A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-05-08 | 武汉大学 | 一种估算斜路经对流层延迟的积分方法 |
CN108414994A (zh) * | 2018-02-27 | 2018-08-17 | 武汉大学 | 一种基于广域分布式短波网的电离层参数反演与大范围模型重构方法 |
CN108919316A (zh) * | 2018-08-28 | 2018-11-30 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种基于局部球对称假设的单站多系统硬件延迟估计方法 |
CN108919316B (zh) * | 2018-08-28 | 2021-01-26 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种基于局部球对称假设的单站多系统硬件延迟估计方法 |
US20220011443A1 (en) * | 2018-11-21 | 2022-01-13 | Septentrio N.V. | Method and System for Recreating Unavailable GNSS Measurements |
US11906635B2 (en) * | 2018-11-21 | 2024-02-20 | Septentrio N.V. | Method and system for recreating unavailable GNSS measurements |
CN112782727A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-05-11 | 中国电波传播研究所(中国电子科技集团公司第二十二研究所) | 一种基于观测弱区补偿的布站设计方法 |
CN112782727B (zh) * | 2020-11-20 | 2022-03-25 | 中国电波传播研究所(中国电子科技集团公司第二十二研究所) | 一种基于观测弱区补偿的布站设计方法 |
CN112817012B (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-27 | 航天宏图信息技术股份有限公司 | 一种定位的方法、装置、电子设备和可读存储介质 |
CN112817012A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-05-18 | 航天宏图信息技术股份有限公司 | 一种定位的方法、装置、电子设备和可读存储介质 |
CN114527497A (zh) * | 2022-02-08 | 2022-05-24 | 国汽大有时空科技(安庆)有限公司 | 一种基于ppp-rtk的定位增强信息传输方法 |
CN114721012A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-07-08 | 武汉大学 | 一种电离层延迟效应改正方法及装置 |
CN114721012B (zh) * | 2022-05-24 | 2022-09-02 | 武汉大学 | 一种电离层延迟效应改正方法及装置 |
CN117471511A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-01-30 | 武汉大学 | 通讯基站规划的星地一体化ppp-rtk精密定位服务方法及系统 |
CN117471511B (zh) * | 2023-12-27 | 2024-03-08 | 武汉大学 | 通讯基站规划的星地一体化ppp-rtk精密定位服务方法及系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103163533B (zh) | 2014-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103163533B (zh) | 一种gnss全球与区域电离层延迟无缝融合表达和改正方法 | |
CN105629263B (zh) | 一种对流层大气延迟误差估计改正方法和改正系统 | |
CN103176188B (zh) | 一种区域地基增强ppp-rtk模糊度单历元固定方法 | |
CN101887128B (zh) | 确定全球卫星导航系统导航卫星频间偏差的方法 | |
CN104678408B (zh) | 星载导航接收机授时方法和授时型星载导航接收机以及星载导航应用系统 | |
CN104459746B (zh) | 用于利用预测星历的位置确定的方法、系统和设备 | |
CN103197340B (zh) | 一种格网化的电离层总电子含量实时监测方法 | |
CN105158780B (zh) | 一种基于多种导航卫星可互换的导航定位方法 | |
CN104181550A (zh) | 一种基于北斗卫星导航系统的共视时间频率传递方法 | |
CN103728643B (zh) | 附有宽巷约束的北斗三频网络rtk模糊度单历元固定方法 | |
CN108037521A (zh) | 一种基于北斗超宽巷约束的bds/gps宽巷模糊度单历元固定方法 | |
CN103777518B (zh) | 基于改进的最小二乘法的卫星导航授时系统及方法 | |
CN107656294B (zh) | 一种基于选星模板的多卫星导航系统选星方法 | |
CN111736185B (zh) | 终端定位方法、装置及计算机可读存储介质和终端设备 | |
CN103792546A (zh) | 一种增量式电离层折射误差修正方法 | |
CN105629279A (zh) | 一种网络基准站间的宽巷模糊度固定方法 | |
US20140159952A1 (en) | Systems and Methods to Enhance Reliability of Measured Position Data | |
EP3889648A1 (en) | High-precision satellite positioning method, positioning terminal and positioning system | |
CN112902825A (zh) | 一种适用于高精度形变监测的北斗/gnss网络rtk算法 | |
CN105929430B (zh) | 一种gnss零基线参考站间模糊度快速固定方法 | |
CN104133231A (zh) | 一种基于积分多普勒平滑伪距的导航定位方法 | |
CN105045086B (zh) | 一种改进的高精度rdss授时方法 | |
CN102023301B (zh) | 一种中轨道卫星搜救系统的选星方法 | |
CN105510946A (zh) | 一种bds卫星载波相位整周模糊度快速解算方法 | |
CN117111112A (zh) | 一种gnss和lnss数据融合处理方法及系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |