CN107219539A - 一种gps c5硬件时延方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种GPS C5硬件时延方法，根据GPS P1 P2伪距值得到P1频点的电离层观测值；根据GPS P1 C5伪距值得到P1频点的电离层观测值；通过GPS BRDC获取(P1,P2)的群时延；通过GPS CNAV获取(P1,C5)的群时延；利用同一频点电离层时延相等的原则，利用已知的GPS P1 P2的接收机硬件时延，解算得到GPS C5硬件时延。本发明能够减小时间链路的不确定度，提高硬件时延的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及一种硬件时延算法，属于时间频率技术领域。
背景技术
传统的接收机硬件时延是用校准过的GPS P1 P2数据获得共视时间传递的结果，减去没有校准过的GPS P1和C5获得共视时间传递的结果，两者的差就是GPS C5信号的硬件时延。共视时间传递方法的弊端在于随着基线长度的增加，信号传播方向上的误差相关性削弱，时间传递精度下降，根据误差传播定律残余的误差会引入最终结果，影响确定硬件时延的准确度。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种GPS C5硬件时延方法，能够提高硬件时延的准确度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
步骤1，读入GPS P1、GPS P2和GPS C5观测值，计算卫星播发的TGD与卫星不同频点的硬件时延的关系其中，i、j表示不同频点信号，取值为1表示P1，取值为2表示P2，取值为5表示C5；ρi是频率fi的伪距；δρi是信号i的硬件延迟；(δρj-δρi)rec是接收机端不同频点的硬件时延；(δρj-δρi)sat是卫星端不同频点的硬件时延；
步骤2，根据GPS P1 P2伪距值得到P1频点的电离层观测值I(f1)，
步骤3，利用P1和C5观测值反演得到P1频点的电离层观测值I(f1,GPS)，
步骤4，根据同一频点电离层时延相等的原则，利用已知的GPS P1 P2的接收机硬件时延，计算C5的硬件时延值δC5,rec，
其中，c表示光速。
作为本发明的优选方案，所述的步骤1选取观测卫星每天过境时高度角大于65度的GPS P1、GPS P2和GPS C5观测值，所述的步骤4计算的所有δC5,rec取平均作为C5的硬件时延值。
本发明的有益效果是：利用2013年6月起才提供的GPS CNAV信息，以一种全新的思路获取GPS C5硬件时延的方法，与传统方法获取的硬件时延相互验证，有效减小时间链路的不确定度。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明的实施例包括以下步骤：
根据GPS P1 P2伪距值得到P1频点的电离层观测值；根据GPS P1 C5伪距值得到P1频点的电离层观测值；通过GPS BRDC获取(P1,P2)的群时延；通过GPS CNAV获取(P1,C5)的群时延；利用同一频点电离层时延相等的原则，利用已知的GPS P1 P2的接收机硬件时延，解算得到GPS C5硬件时延。
本发明的重点步骤及其推导如下：
一、对于一个已经校准过GPS P1 P2硬件延迟的GNSS站来说，只有接收C5信号的硬件延迟需要确定。电离层折射引入电子信号延迟，一阶项为：
c是光速；
f是信号频率；
STEC(Slant Total Electronic Content)是倾斜总电子含量；
二、当两个不同频率的GNSS信号在相同的时间走过相同的路径时，观测值的区别仅包括和频率相关的时延。比如电离层的时延，卫星和测站的硬件延迟。就是这些差别产生每个频率的电离层延迟。通过伪距的无电离层组合值反推，得到电离层时延值。按照(1)式带入不同频率，得到
ρi＝r+tu-ts+I(fi)+T+δρi (5)
ρj＝r+tu-ts+I(fj)+T+δρj (6)
i，j是不同频点；
T是对流层时延；
ρi是频率fi的伪距；
δρi是信号i的硬件延迟；
tu是接收机时间；
ts是卫星钟时间；
由于是同一个接收机不同频点的观测值，所以接收机时间和卫星钟时间都是一样的，互差后两者完全抵消，
在给定的卫星导航系统中，卫星端和接收机端不同频点的硬件时延都是成对存在的。
(δρj-δρi)rec是接收机端不同频点的硬件时延；
(δρj-δρi)sat是卫星端不同频点的硬件时延；
i＝1、j＝2代入(7)式，得到
而卫星播发的TGD(Total group delay)与卫星不同频点的硬件时延的关系为：
将(9)式带入(8)式，为
这里必须注意只有不同频率信号差分的硬件延迟才会出现在电离层观测值中，也就是说只有接收机和天线的延迟出现在公式(10)中，其他所有的硬件延迟都和频率不相关。码頻间偏差是计算总电子含量地图(TEC，Total Electronic Content)的副产品，但是仅限于固定星座的信号。
三、同理，按照(10)式，利用P1和C5观测值反演得到L1频点的电离层测量值，公式如下
四、式(10)和(11)相等，移项合并得到
五、选用卫星过境时高度角大于65度时的观测值。由于观测值的类型是码伪距观测值，测量精度较低，测量噪声较大，同样，由于码伪距观测值受多路径影响的程度也较为严重，目前还没有好的处理方法，只能是选择较大的高度角，尽可能多的减弱低高度角引入的多路径和噪声的影响。计算方法是将观测卫星每天过境时高度角大于65度时得到的所有C5的硬件时延值取平均。
Claims (2)
1.一种GPS C5硬件时延方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1，读入GPS P1、GPS P2和GPS C5观测值，计算卫星播发的TGD与卫星不同频点的硬件时延的关系其中，i、j表示不同频点信号，取值为1表示P1，取值为2表示P2，取值为5表示C5；ρi是频率fi的伪距；δρi是信号i的硬件延迟；(δρj-δρi)rec是接收机端不同频点的硬件时延；(δρj-δρi)sat是卫星端不同频点的硬件时延；
步骤2，根据GPS P1 P2伪距值得到P1频点的电离层观测值I(f1)，
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步骤3，利用P1和C5观测值反演得到P1频点的电离层观测值I(f1,GPS)，
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步骤4，根据同一频点电离层时延相等的原则，利用已知的GPS P1 P2的接收机硬件时延，计算C5的硬件时延值δC5,rec，
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其中，c表示光速。
2.根据权利要求1所述的GPS C5硬件时延方法，其特征在于：所述的步骤1选取观测卫星每天过境时高度角大于65度的GPS P1、GPS P2和GPS C5观测值，所述的步骤4计算的所有δC5,rec取平均作为C5的硬件时延值。
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