CN110824505B - Gnss卫星接收机的偏差估计方法及系统、定位方法及终端 - Google Patents

Gnss卫星接收机的偏差估计方法及系统、定位方法及终端 Download PDF

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Abstract

本发明适用于卫星定位技术领域，提供了一种GNSS卫星接收机的偏差估计方法及系统，所述偏差估计方法包括：创建零基线观测环境并输出观测数据；基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据。本发明中，建立基于零基线环境的站间单差滤波观测方程，使得待估计的接收机与基准接收机的信号同源，采用各频段原始观测数据估计各频段间偏差延迟，有利于提高偏差估计的准确性，从而减少信号频段偏差对定位结果的影响，也可一定程度上提高定位的精确度。

Description

GNSS卫星接收机的偏差估计方法及系统、定位方法及终端
技术领域
本发明属于卫星定位技术领域，尤其涉及一种GNSS卫星接收机的偏差估计方法及系统、定位方法及终端。
背景技术
网络RTK定位是通过在某一区域内建立多个(3个或者3个以上)的GNSS卫星参考基准站，对该地区构成网状覆盖，各站点观测信息构建站间、星间双差观测模型，消除了包括接收机载波伪距偏差，接收机、卫星钟差偏差，并大幅度削弱包括卫星轨道误差、大气误差等对模糊度的影响，服务端固定双差模糊度并建立区域大气误差模型，并根据用户位置生成用户位置处的大气误差信息，联合区域站点的观测信息，共同发送给用户实现用户端高精度载波相位差分定位。
卫星和接收机之间的通信过程大致如下：伪距和载波信号由硬件通道传输至卫星天线，通过该卫星天线发送，由接收机端的天线接收，并经过硬件通道与接收机卫星信号相匹配，接收机获得相应的载波、伪距观测值。由于不同机制、不同频率信号的初始相位是不一致的，对于不同接收机及卫星来说，其对应的信号观测值的载波偏差、伪距偏差会存在一定差异。
现有技术中，可通过单差或非差定位模型获取观测值，但对于非差或单差定位模型来说，当不采用参数消除或合并时，其偏差产品会被模糊度吸收而影响模糊度的整数特性；当采用双差方式获取观测值时，可通过差分直接消除接收机端与卫星端的信号时延偏差。虽然双差方式可通过消除相关参数避免接收机间信号偏差的影响，但由于双差方法限制了观测值之间的组合方法，因而导致不能充分利用所有星座的所有观测信息，会因缺失某些数据而影响定位准确性。
发明内容
本发明实施例提供了一种GNSS卫星接收机的偏差估计方法及系统、定位方法及终端，旨在解决现有技术的由于不能充分利用观测数据而影响定位精确度的问题。
一种GNSS卫星接收机的偏差估计方法，包括：
创建零基线观测环境并输出观测数据；
基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；
基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据。
优选地，所述创建零基线观测环境并输出观测数据具体为：
以两台基准站接收机中的一台作为基准，并通过同一条天线输入信号，两台所述基准站接收机输出所述观测数据，所述两台基准站接收机共用一条所述天线。
优选地，所述基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程包括：
基于所述零基线观测环境建立站间单差观测模型；
基于所述站间单差观测模型建立站间单差滤波观测方程。
优选地，所述站间单差观测模型具体为：
Figure BDA0001765208520000021
Figure BDA0001765208520000022
其中，所述s，k，j分别代表卫星、接收机及频率号，j＝1，2，…f，f表示频段数，Δ表示站点单差符号；
Figure BDA0001765208520000023
分别表示卫星s在两台接收机之间且在频率j时的单差伪距观测量和单差载波相位观测量；/>
Figure BDA0001765208520000024
表示卫星s在两台接收机之间的站间单差几何距离；ΔδtΔk表示接收机钟差的站间单差值；/>
Figure BDA0001765208520000025
表示在频率j时的接收机的单差伪距信号延迟；/>
Figure BDA0001765208520000026
表示在频率j时的接收机的单差载波相位信号延迟；λj是在频率j时的载波波长；/>
Figure BDA0001765208520000031
是卫星s在频率j时的两台接收机之间的单差载波整数模糊度；/>
Figure BDA0001765208520000032
是卫星s在频率j时的单差伪距观测值和相位观测值噪声；c表示光速。
优选地，所述基于所述站间站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据包括：
基于所述站间站间单差滤波观测方程估计初始偏差数据；
基于所述站间站间单差滤波观测方程固定站间单差模糊度；
基于固定的结果获取所述观测数据对应的偏差数据。
本发明还提供一种定位方法，包括：
创建零基线观测环境并输出观测数据；
基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；
基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据；
基于所述偏差数据进行差分定位。
GNSS卫星接收机的偏差估计系统，包括：
创建单元，用于创建零基线观测环境并输出观测数据；
建立单元，用于基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；
估计单元，用于基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据。
本发明还提供一种定位终端，该定位终端包括一种GNSS卫星接收机的偏差估计系统及与其连接的定位单元，其中：
定位单元，用于基于所述偏差数据进行差分定位；
所述偏差估计系统包括：
创建单元，用于创建零基线观测环境并输出观测数据；
建立单元，用于基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；
估计单元，用于基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据。
本发明还提供一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行如下步骤：
创建零基线观测环境并输出观测数据；
基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；
基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据。
本发明还提供一种服务终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
创建零基线观测环境并输出观测数据；
基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；
基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据。
本发明实施例中，建立基于零基线环境的站间单差滤波观测方程，使得待估计的接收机与基准接收机的信号同源，采用各频段原始观测数据估计各频段间偏差延迟，有利于提高偏差估计的准确性，从而减少信号频段偏差对定位结果的影响，也可一定程度上提高定位的精确度。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的一种GNSS卫星接收机的偏差估计方法的流程图；
图2为本发明第一实施例提供的一种GNSS卫星接收机的偏差估计方法的步骤S2的具体流程图；
图3为本发明第一实施例提供的一种GNSS卫星接收机的偏差估计方法的步骤S3的具体流程图；
图4为本发明第二实施例提供的一种定位方法的流程图；
图5为本发明第三实施例提供的一种GNSS卫星接收机的偏差估计系统的结构图；
图6为本发明第四实施例提供的一种定位终端的结构图；
图7为本发明第五实施例提供的一种服务终端的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，一种GNSS卫星接收机的偏差估计方法，包括：创建零基线观测环境并输出观测数据；基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
图1示出了本发明第一实施例提供的一种GNSS卫星接收机的偏差估计方法的流程图，该方法包括：
步骤S1，创建零基线观测环境并输出观测数据；
具体地，首先创建零基线观测环境(场景)，对于两台基准站的接收机，选择其中的一台作为基准，在空旷环境下架设卫星接收天线，通过架设信号功分器，来共用同一天线以进行相同的信号输入，实现信号同源，前述两台基准站接收机通过接收该天线收到的卫星信号进行观测数据的采集。通过该天线，基准站接收机实时输出各站点的观测数据(即原始观测数据)，包括原始载波数据、伪距观测值等数据，还可包括例如星历数据等，此处对此不作限制。
步骤S2，基于零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；
具体地，基于该零基线观测环境，以及基于原始的观测数据，建立对应的站间单差滤波观测方程。
步骤S3，基于站间单差滤波观测方程估计观测数据对应的偏差数据；
具体地，根据该站间单差滤波观测方程来估计该观测数据对应的偏差数据，该偏差数据可包括：载波频率间偏差、载波伪距偏差、星座间载波偏差。
在本实施例中，建立基于零基线环境的站间单差滤波观测方程，使得待估计的接收机与基准接收机的信号同源，充分利用每一频段的观测数据，有利于提高偏差估计的准确性，也可一定程度上提高定位的精确度。
在本实施例的一个优选方案中，如图2所示，为本发明第一实施例提供的一种卫星接收机的偏差估计方法的步骤S2的具体流程图，该步骤S2具体包括：
步骤S21，基于零基线观测环境建立站间单差观测模型；
具体地，基于零基线观测环境建立站间单差观测模型，该站间单差观测模型具体为：
Figure BDA0001765208520000061
Figure BDA0001765208520000062
其中，所述s，k，j分别代表卫星、接收机及频率号，j＝1，2，…f，f表示频段数，Δ表示站点单差符号；
Figure BDA0001765208520000063
分别表示卫星s在两台接收机之间且在频率j时的单差伪距观测量和单差载波相位观测量；/>
Figure BDA0001765208520000064
表示卫星s在两台接收机之间的站间单差几何距离；ΔδtΔk表示接收机钟差的站间单差值；/>
Figure BDA0001765208520000065
表示在频率j时的接收机的单差伪距信号延迟；/>
Figure BDA0001765208520000066
表示在频率j时的接收机的单差载波相位信号延迟；λj是在频率j时的载波波长；/>
Figure BDA0001765208520000067
是卫星s在频率j时的两台接收机之间的单差载波整数模糊度；/>
Figure BDA0001765208520000068
是卫星s在频率j时的单差伪距观测值和相位观测值噪声；c表示光速。
在本实施例的一个优选方案中，由于
Figure BDA0001765208520000071
的影响，待估的单差载波整数模糊度/>
Figure BDA0001765208520000072
会丧失整数特性，此时若假设模糊度具有时间不变特性，而站间单差载波伪距钟差服从白噪声分布，对于每个卫星星座系统，选择首历元的高度角最高的卫星对应的单差模糊度为零基准值，而高度角最高的卫星为参考星(即基准星r)，则伪距钟差及载波钟差可分别表示为：/>
Figure BDA0001765208520000073
Figure BDA0001765208520000074
此时，初始历元的非基准星卫星在频率j时的基础模糊度可表示为：
Figure BDA0001765208520000075
其中，S≠r，
Figure BDA0001765208520000076
表示实际卫星s的载波模糊度，实际卫星s的载波模糊度吸收了基准卫星的模糊度，并抵消了载波偏差影响，恢复为可固定整数。
步骤S22，基于站间单差观测模型建立站间单差滤波观测方程；
具体地，基于前述站间单差观测模型建立站间单差滤波观测方程，其中，基准卫星的单差模糊度为0，于是不作为待估参数，两基准站采用统一坐标作为已知值代入观测模型，此时采用零基线观测环境，观测未知量仅包括单差模糊度及各观测系统的每一频段的接收机钟差值，于是该站间单差滤波观测方程为：
Xi＝[GΔtk aN]T；
Figure BDA0001765208520000077
Figure BDA0001765208520000081
其中，GΔtk表示站间接收机钟差，该钟差分为各系统和各频段，属于随时间而改变的参数，aN为各观测系统在各频段的基础模糊度，为不随时间改变的待估参数，en表示n×1维单位阵，en＝(1 1 … 1)T，I4表示2f×2f维单位对角阵，
Figure BDA0001765208520000082
为克罗内克积；Λ＝diag(λ1，λ2，…，λf)，表示f×f维对角阵。
在本实施例的一个优选方案中，如图3所示，为本发明第一实施例提供的一种卫星接收机的偏差估计方法的步骤S3的具体流程图，该步骤S3具体为：
步骤S31，基于站间单差滤波观测方程获取待估参数；
具体地，基于该站间单差滤波观测方程估计初始偏差数据，对于全星座解算过程，受到不同的观测频率影响，不同星座之间的接收机之间的载波偏差会有一定的差异，为了减小差异，GPS、北斗及伽利略系统需独自选取各自对应的参考卫星，假设星座系统的数量为S，则接收机钟差的维数为2fS，为了进一步减小差异，基于站间单差滤波观测方程获取待估参数，该待估参数(即需要估计偏差的观测数据的参数)，包括各观测系统在各频段的接收站之间的单差伪距、各频段接收机钟差及各频段的模糊度(例如站间单差模糊度)，其中，各频段接收机钟差表示为：
Figure BDA0001765208520000083
/>
站间单差模糊度表示为：
Figure BDA0001765208520000084
其中，若当前历元存在参考星r时，
Figure BDA0001765208520000091
0列即对应参考星r所在模糊度列，若当前历元不含参考星r时，BΛ＝In，于是模糊度得到固定，需要说明的是，当参考星r消失时，不需要再添加新的参考卫星，此时若再采用双差模型，则不需要再考虑参考星变化对模糊度的影响。
步骤S32，基于站间单差滤波观测方程及待估参数固定站间单差模糊度；
具体地，基于站间单差滤波观测方程及待估参数来固定站间单差模糊度，固定结果可表示为：
Figure BDA0001765208520000092
其中，
Figure BDA0001765208520000093
为固定的单差模糊度，aN为浮点解模糊度，GΔtk为浮点模糊度下的站间接收机钟差，/>
Figure BDA0001765208520000094
为固定模糊度后的接收机钟差，/>
Figure BDA0001765208520000095
为接收机钟差与模糊度参数的相关系数协方差阵和模糊度参数的协方差矩阵。此时，固定模糊度的过程中消除了公共接收机钟差，可减少对定位结果的影响因素。
步骤S33，基于固定的结果获取观测数据对应的偏差数据；具体地，基于固定的结果估计观测数据对应的偏差数据，即基于站间单差滤波观测方程实时获得各历元对应的各星座的伪距接收机钟差及载波接收机钟差，由于估计得到的每一频段下每一星座的钟差值具有共同的接收机钟差，对不同频段、不同星座的接收机钟差作差处理，得到偏差数据，具体如下：
Figure BDA0001765208520000096
Figure BDA0001765208520000097
Figure BDA0001765208520000098
Figure BDA0001765208520000101
Figure BDA0001765208520000102
其中，
Figure BDA0001765208520000103
为接收机之间的硬件延迟偏差(Differential Code Biases，DCB)，
Figure BDA0001765208520000104
为伪距在频段1和频段2间的信号延迟偏差值，同理还存在/>
Figure BDA0001765208520000105
等。/>
Figure BDA0001765208520000106
为接收机之间载波频率间偏差(Differential Phase Biases，DPB)，/>
Figure BDA0001765208520000107
为载波在频段1和频段2间的信号延迟偏差值，同样还存在/>
Figure BDA0001765208520000108
等；/>
Figure BDA0001765208520000109
为接收机之间的载波伪距在频段j上的信号延迟偏差(Differential Code-Phase Bias，DCPB)；/>
Figure BDA00017652085200001010
为接收机之间在不同星座的伪距在频段j上的信号延迟偏差(Differential Inter-system CodeBias)，G表示GPS，S表示其他星座系统，包括北斗和伽利略；/>
Figure BDA00017652085200001011
为接收机之间的不同星座间下在频段j上的载波偏差差值(Differential Inter-system Phase Bias)，/>
Figure BDA00017652085200001012
分别表示GPS及其他星座系统S在频段j上的载波波长，/>
Figure BDA00017652085200001013
和/>
Figure BDA00017652085200001014
表示GPS和其他星座系统S选择的参考星对应在频段j的单差模糊度。
由于载波频率间偏差、载波伪距偏差及星座间载波偏差均吸收了基准卫星的单差模糊度，在连续的观测时间段内，基准卫星不会发送改变，不影响偏差估计的稳定性。
本实施例中，建立基于零基线环境的站间单差滤波观测方程，使得待估计的接收机与基准接收机的信号同源，充分利用每一频段的观测数据，有利于提高偏差估计的准确性，也可一定程度上提高定位的精确度。
其次，设置高度角最高的卫星为基准卫星，并设置该基准卫星的单差模糊度为0，恢复单差模糊度的整数特性，提高偏差估计的可靠性。
实施例二：
基于上述实施例一，本发明还提出了一种定位方法，如图4所示，为本发明第二实施例提供的一种定位方法的流程图，该定位方法包括：
步骤A1，创建零基线观测环境并输出观测数据；
具体地，首先创建零基线观测环境(场景)，对于两台基准站的接收机，选择其中的一台作为基准，在空旷环境下架设卫星接收天线，通过架设信号功分器，来共用同一天线以进行相同的信号输入，实现信号同源，前述两台基准站接收机通过接收该天线收到的卫星信号进行观测数据的采集。通过该天线，基准站接收机实时输出各站点的观测数据(即原始观测数据)，包括原始载波数据、伪距观测值等数据，还可包括例如星历数据等，此处对此不作限制。
步骤A2，基于零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；
具体地，基于该零基线观测环境，以及基于原始的观测数据，建立对应的站间单差滤波观测方程。
步骤A3，基于站间单差滤波观测方程估计观测数据对应的偏差数据；
具体地，根据该站间单差滤波观测方程来估计该观测数据对应的偏差数据，该偏差数据可包括：载波频率间偏差、载波伪距偏差、星座间载波偏差。
步骤A4，基于偏差数据进行差分定位；
具体地，将前述步骤得到的偏差数据作为先验参数，添加到定位解算算法中进行差分定位，获得定位数据；
需要说明的是，本实施例的步骤A1至A3分别与上述实施例一的步骤S1至S3的步骤的具体实现过程完全一致，此处不再赘述。
在本实施例中，建立基于零基线环境的站间单差滤波观测方程，使得待估计的接收机与基准接收机的信号同源，采用每一频段的原始观测数据估计对应的偏差，有利于提高偏差估计的准确性，从而减少信号频段偏差对定位结果的影响，也可一定程度上提高定位的精确度。
实施例三：
如图5所示，为本发明第三实施例提供的一种GNSS卫星接收机的偏差估计系统的结构图，该系统包括：创建单元1、与创建单元1连接的建立单元2、与建立单元2连接的估计单元3，其中：
创建单元1，用于创建零基线观测环境并输出观测数据；
具体地，首先创建零基线观测环境(场景)，对于两台基准站的接收机，选择其中的一台作为基准，在空旷环境下架设卫星接收天线，通过架设信号功分器，来共用同一天线以进行相同的信号输入，实现信号同源，前述两台基准站接收机通过接收该天线收到的卫星信号进行观测数据的采集。通过该天线，基准站接收机实时输出各站点的观测数据(即原始观测数据)，包括原始载波数据、伪距观测值等数据，还可包括例如星历数据等，此处对此不作限制。
建立单元2，用于基于零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；
具体地，基于该零基线观测环境，以及基于原始的观测数据，建立对应的站间单差滤波观测方程。
估计单元3，用于基于站间单差滤波观测方程估计观测数据对应的偏差数据；
具体地，根据该站间单差滤波观测方程来估计该观测数据对应的偏差数据，该偏差数据可包括：载波频率间偏差、载波伪距偏差、星座间载波偏差。
在本实施例中，建立基于零基线环境的站间单差滤波观测方程，使得待估计的接收机与基准接收机的信号同源，充分利用每一频段的观测数据，有利于提高偏差估计的准确性，也可一定程度上提高定位的精确度。
在本实施例的一个优选方案中，该建立单元2具体包括：第一建立子单元、与第一建立子单元连接的第二建立子单元，其中：
第一建立子单元，用于基于零基线观测环境建立站间单差观测模型；
具体地，基于零基线观测环境建立站间单差观测模型，该站间单差观测模型具体为：
Figure BDA0001765208520000131
Figure BDA0001765208520000132
其中，所述s，k，j分别代表卫星、接收机及频率号，j＝1，2，…f，f表示频段数，Δ表示站点单差符号；
Figure BDA0001765208520000133
分别表示卫星s在两台接收机之间且在频率j时的单差伪距观测量和单差载波相位观测量；/>
Figure BDA0001765208520000134
表示卫星s在两台接收机之间的站间单差几何距离；ΔδtΔk表示接收机钟差的站间单差值；/>
Figure BDA00017652085200001311
表示在频率j时的接收机的单差伪距信号延迟；/>
Figure BDA00017652085200001310
表示在频率j时的接收机的单差载波相位信号延迟；λj是在频率j时的载波波长；/>
Figure BDA0001765208520000135
是卫星s在频率j时的两台接收机之间的单差载波整数模糊度；/>
Figure BDA0001765208520000136
是卫星s在频率j时的单差伪距观测值和相位观测值噪声；c表示光速。
在本实施例的一个优选方案中，由于
Figure BDA0001765208520000137
的影响，待估的单差载波整数模糊度/>
Figure BDA0001765208520000138
会丧失整数特性，此时若假设模糊度具有时间不变特性，而站间单差载波伪距钟差服从白噪声分布，对于每个卫星星座系统，选择首历元的高度角最高的卫星对应的单差模糊度为零基准值，而高度角最高的卫星为参考星(即基准星r)，则伪距钟差及载波钟差可分别表示为：
Figure BDA0001765208520000139
Figure BDA0001765208520000141
此时，初始历元的非基准星卫星在频率j时的基础模糊度可表示为：
Figure BDA0001765208520000142
其中，S≠r，
Figure BDA0001765208520000143
表示实际卫星s的载波模糊度，实际卫星s的载波模糊度吸收了基准卫星的模糊度，并抵消了载波偏差影响，恢复为可固定整数。
第二建立子单元，用于基于站间单差观测模型建立站间单差滤波观测方程；
具体地，基于前述站间单差观测模型建立站间单差滤波观测方程，其中，基准卫星的单差模糊度为0，于是不作为待估参数，两基准站采用统一坐标作为已知值代入观测模型，此时采用零基线观测环境，观测未知量仅包括单差模糊度及各观测系统的每一频段的接收机钟差值，于是该站间单差滤波观测方程为：
Xi＝[GΔtk aN]T；
Figure BDA0001765208520000144
Figure BDA0001765208520000145
其中，GΔtk表示站间接收机钟差，该钟差分为各系统和各频段，属于随时间而改变的参数，aN为各观测系统在各频段的基础模糊度，为不随时间改变的待估参数，en表示n×1维单位阵，en＝(1 1 … 1)T，I4表示2f×2f维单位对角阵，
Figure BDA0001765208520000146
为克罗内克积；Λ＝diag(λ1，λ2，…，λf)，表示f×f维对角阵。
在本实施例的一个优选方案中，该估计单元3具体包括：参数获取子单元、与参数获取子单元连接的固定子单元、与固定子单元连接的偏差数据获取子单元，其中：
参数获取子单元，用于基于站间单差滤波观测方程获取待估参数；
具体地，基于该站间单差滤波观测方程估计初始偏差数据，对于全星座解算过程，受到不同的观测频率影响，不同星座之间的接收机之间的载波偏差会有一定的差异，为了减小差异，GPS、北斗及伽利略系统需独自选取各自对应的参考卫星，假设星座系统的数量为S，则接收机钟差的维数为2fS，为了进一步减小差异，基于站间单差滤波观测方程获取待估参数，该待估参数(即需要估计偏差的观测数据的参数)，包括各观测系统在各频段的接收站之间的单差伪距、各频段接收机钟差及各频段的模糊度(例如站间单差模糊度)，其中，各频段接收机钟差表示为：
Figure BDA0001765208520000151
站间单差模糊度表示为：
Figure BDA0001765208520000152
其中，若当前历元存在参考星r时，
Figure BDA0001765208520000153
0列即对应参考星r所在模糊度列，若当前历元不含参考星r时，BΛ＝In，于是模糊度得到固定，需要说明的是，当参考星r消失时，不需要再添加新的参考卫星，此时若再采用双差模型，则不需要再考虑参考星变化对模糊度的影响。
固定子单元，用于基于站间单差滤波观测方程及待估参数固定站间单差模糊度；
具体地，基于站间单差滤波观测方程及待估参数来固定站间单差模糊度，固定结果可表示为：
Figure BDA0001765208520000161
其中，
Figure BDA0001765208520000162
为固定的单差模糊度，aN为浮点解模糊度，GΔtk为浮点模糊度下的站间接收机钟差，/>
Figure BDA0001765208520000163
为固定模糊度后的接收机钟差，/>
Figure BDA0001765208520000164
为接收机钟差与模糊度参数的相关系数协方差阵和模糊度参数的协方差矩阵。此时，固定模糊度的过程中消除了公共接收机钟差，可减少对定位结果的影响因素。
偏差数据获取子单元，用于基于固定的结果获取观测数据对应的偏差数据；具体地，基于固定的结果估计观测数据对应的偏差数据，即基于站间单差滤波观测方程实时获得各历元对应的各星座的伪距接收机钟差及载波接收机钟差，由于估计得到的每一频段下每一星座的钟差值具有共同的接收机钟差，对不同频段、不同星座的接收机钟差作差处理，得到偏差数据，具体如下：
Figure BDA0001765208520000165
Figure BDA0001765208520000166
/>
Figure BDA0001765208520000167
Figure BDA0001765208520000168
Figure BDA0001765208520000169
其中，
Figure BDA00017652085200001610
为接收机之间的硬件延迟偏差(Differential Code Biases，DCB)，/>
Figure BDA00017652085200001611
为伪距在频段1和频段2间的信号延迟偏差值，同理还存在/>
Figure BDA00017652085200001612
等。
Figure BDA00017652085200001613
为接收机之间载波频率间偏差(Differential Phase Biases，DPB)，/>
Figure BDA00017652085200001614
为载波在频段1和频段2间的信号延迟偏差值，同样还存在/>
Figure BDA0001765208520000171
等；/>
Figure BDA0001765208520000172
为接收机之间的载波伪距在频段j上的信号延迟偏差(Differential Code-Phase Bias，DCPB)；
Figure BDA0001765208520000173
为接收机之间在不同星座的伪距在频段j上的信号延迟偏差(DifferentialInter-system Code Bias)，G表示GPS，S表示其他星座系统，包括北斗和伽利略；/>
Figure BDA0001765208520000174
为接收机之间的不同星座间下在频段j上的载波偏差差值(Differential Inter-systemPhase Bias)，/>
Figure BDA0001765208520000175
分别表示CPS及其他星座系统S在频段j上的载波波长，/>
Figure BDA0001765208520000176
和/>
Figure BDA0001765208520000177
表示CPS和其他星座系统S选择的参考星对应在频段j的单差模糊度。由于载波频率间偏差、载波伪距偏差及星座间载波偏差均吸收了基准卫星的单差模糊度，在连续的观测时间段内，基准卫星不会发送改变，不影响偏差估计的稳定性。
本实施例中，建立基于零基线环境的站间单差滤波观测方程，使得待估计的接收机与基准接收机的信号同源，采用各频段的原始观测数据来估计对应的偏差延迟，有利于提高偏差估计的准确性，从而减少信号频段偏差对定位结果的影响，也可一定程度上提高定位的精确度。
其次，设置高度角最高的卫星为基准卫星，并设置该基准卫星的单差模糊度为0，恢复单差模糊度的整数特性，提高偏差估计的可靠性。
实施例四：
基于上述实施例三，本发明还提出一种定位终端，如图6所示，为本发明第四实施例提供的一种定位终端的结构图，该定位终端包括如实施例三所述的一种6NSS卫星接收机的偏差估计系统61，还包括与该偏差估计系统连接的定位单元62，其中，所述偏差估计系统61包括：创建单元、建立单元及估计单元，所述偏差估计系统61的具体结构、工作原理及所带来的技术效果与上述实施例三的描述基本一致，具体可参考上述实施例三，此处不再赘述。
定位单元62，用于基于偏差数据进行差分定位；
具体地，将偏差估计系统61中得到的偏差数据作为先验参数，添加到定位解算算法中进行差分定位，获得定位数据；
在本实施例中，建立基于零基线环境的站间单差滤波观测方程，使得待估计的接收机与基准接收机的信号同源，采用各频段原始观测数据估计各频段间偏差延迟，有利于提高偏差估计的准确性，从而减少信号频段偏差对定位结果的影响，也可一定程度上提高定位的精确度。
实施例五：
图7示出了本发明第五实施例提供的一种服务终端的结构图，该服务终端包括：存储器(memory)71、处理器(processor)72、通信接口(Communications Interface)73和总线74，该处理器72、存储器71、通信接口73通过总线74完成相互之间的交互通信。
存储器71，用于存储各种数据；
具体地，存储器71用于存储各种数据，例如通信过程中的数据、接收的数据等，此处对此不作限制，该存储器还包括有多个计算机程序。
通信接口73，用于该服务终端的通信设备之间的信息传输；
处理器72，用于调用存储器71中的各种计算机程序，以执行上述实施例一所提供的一种GNSS卫星接收机的偏差估计方法，例如：
创建零基线观测环境并输出观测数据；
基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；
基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据。
在本实施例中，该服务终端可为定位服务终端，例如RTK定位服务终端或者其他，此处对此不作限制。
本实施例中，建立基于零基线环境的站间单差滤波观测方程，使得待估计的接收机与基准接收机的信号同源，充分利用每一频段的观测数据，有利于提高偏差估计的准确性，也可一定程度上提高定位的精确度。
本发明还提供一种存储器，该存储器存储有多个计算机程序，该多个计算机程序被处理器调用执行上述实施例一所述的一种GNSS卫星接收机的偏差估计方法。
本发明中，建立基于零基线环境的站间单差滤波观测方程，使得待估计的接收机与基准接收机的信号同源，采用各频段原始观测数据估计各频段间偏差延迟，有利于提高偏差估计的准确性，从而减少信号频段偏差对定位结果的影响，也可一定程度上提高定位的精确度。
其次，设置高度角最高的卫星为基准卫星，并设置该基准卫星的单差模糊度为0，恢复单差模糊度的整数特性，提高偏差估计的可靠性。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。
专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种GNSS卫星接收机的偏差估计方法，其特征在于，包括：
创建零基线观测环境并输出观测数据；
基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；
基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据；
所述基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程包括：
基于所述零基线观测环境建立站间单差观测模型；
基于所述站间单差观测模型建立站间单差滤波观测方程；
所述站间单差观测模型具体为：
Figure QLYQS_1
Figure QLYQS_2
其中，所述s、k、j分别代表卫星、接收机及频率号，j＝1,2，…f，f表示频段数，Δ表示站点单差符号；
Figure QLYQS_3
分别表示卫星s在两台接收机之间且在频率j时的单差伪距观测量和单差载波相位观测量；/>
Figure QLYQS_4
表示卫星s在两台接收机之间的站间单差几何距离；ΔδtΔk表示接收机钟差的站间单差值；/>
Figure QLYQS_5
表示在频率j时的接收机的单差伪距信号延迟；/>
Figure QLYQS_6
表示在频率j时的接收机的单差载波相位信号延迟；λj是在频率j时的载波波长；/>
Figure QLYQS_7
是卫星s在频率j时的两台接收机之间的单差载波整数模糊度；/>
Figure QLYQS_8
和/>
Figure QLYQS_9
分别是卫星s在频率j时的单差伪距观测值和相位观测值噪声；c表示光速；
其中，所述卫星s在频率j时的两台接收机之间的单差载波整数模糊度
Figure QLYQS_10
基于基准卫星的模糊度的调整得到，所述基准卫星为首历元的高度角最高的卫星，所述基准卫星在频率j时的基础模糊为零基准值；
其中，所述基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据包括：
基于所述站间单差滤波观测方程获取待估参数；
基于所述站间单差滤波观测方程及待估参数固定站间单差模糊度；
基于固定的结果获取所述观测数据对应的偏差数据；
所述站间单差滤波观测方程及待估参数固定站间单差模糊度的固定结果具体为：
Figure QLYQS_11
其中，
Figure QLYQS_12
为固定的单差模糊度，aN为浮点解模糊度，GΔtk为浮点模糊度下的站间接收机钟差，/>
Figure QLYQS_13
为固定模糊度后的接收机钟差，/>
Figure QLYQS_14
为接收机钟差与模糊度参数的相关系数协方差阵和模糊度参数的协方差矩阵。
2.根据权利要求1所述的偏差估计方法，其特征在于，所述创建零基线观测环境并输出观测数据具体为：
以两台基准站接收机中的一台作为基准，并通过同一条天线输入信号，两台所述基准站接收机输出所述观测数据，所述两台基准站接收机共用一条所述天线。
3.一种差分定位方法，其特征在于，包括：
创建零基线观测环境并输出观测数据；
基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；
基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据；
基于所述偏差数据进行差分定位，获得定位数据；
所述基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程包括：
基于所述零基线观测环境建立站间单差观测模型；
基于所述站间单差观测模型建立站间单差滤波观测方程；
所述站间单差观测模型具体为：
Figure QLYQS_15
Figure QLYQS_16
其中，所述s、k、j分别代表卫星、接收机及频率号，j＝1,2，…f，f表示频段数，Δ表示站点单差符号；
Figure QLYQS_17
分别表示卫星s在两台接收机之间且在频率j时的单差伪距观测量和单差载波相位观测量；/>
Figure QLYQS_18
表示卫星s在两台接收机之间的站间单差几何距离；ΔδtΔk表示接收机钟差的站间单差值；/>
Figure QLYQS_19
表示在频率j时的接收机的单差伪距信号延迟；/>
Figure QLYQS_20
表示在频率j时的接收机的单差载波相位信号延迟；λj是在频率j时的载波波长；/>
Figure QLYQS_21
是卫星s在频率j时的两台接收机之间的单差载波整数模糊度；/>
Figure QLYQS_22
和/>
Figure QLYQS_23
分别是卫星s在频率j时的单差伪距观测值和相位观测值噪声；c表示光速；
其中，所述卫星s在频率j时的两台接收机之间的单差载波整数模糊度
Figure QLYQS_24
基于基准卫星的模糊度的调整得到，所述基准卫星为首历元的高度角最高的卫星，所述基准卫星在频率j时的基础模糊为零基准值；
其中，所述基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据包括：
基于所述站间单差滤波观测方程获取待估参数；
基于所述站间单差滤波观测方程及待估参数固定站间单差模糊度；
基于固定的结果获取所述观测数据对应的偏差数据；
所述站间单差滤波观测方程及待估参数固定站间单差模糊度的固定结果具体为：
Figure QLYQS_25
其中，
Figure QLYQS_26
为固定的单差模糊度，aN为浮点解模糊度，GΔtk为浮点模糊度下的站间接收机钟差，/>
Figure QLYQS_27
为固定模糊度后的接收机钟差，/>
Figure QLYQS_28
为接收机钟差与模糊度参数的相关系数协方差阵和模糊度参数的协方差矩阵。
4.一种GNSS星接收机的偏差估计系统，其特征在于，包括：
创建单元，用于创建零基线观测环境并输出观测数据；
建立单元，用于基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；
估计单元，用于基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据；
所述建立单元包括：
第一建立子单元，用于基于所述零基线观测环境建立站间单差观测模型；
第二建立子单元，用于基于所述站间单差观测模型建立站间单差滤波观测方程；
所述站间单差观测模型具体为：
Figure QLYQS_29
Figure QLYQS_30
其中，所述s、k、j分别代表卫星、接收机及频率号，j＝1,2，…f，f表示频段数，Δ表示站点单差符号；
Figure QLYQS_31
分别表示卫星s在两台接收机之间且在频率j时的单差伪距观测量和单差载波相位观测量；/>
Figure QLYQS_32
表示卫星s在两台接收机之间的站间单差几何距离；ΔδtΔk表示接收机钟差的站间单差值；/>
Figure QLYQS_33
表示在频率j时的接收机的单差伪距信号延迟；/>
Figure QLYQS_34
表示在频率j时的接收机的单差载波相位信号延迟；λj是在频率j时的载波波长；/>
Figure QLYQS_35
是卫星s在频率j时的两台接收机之间的单差载波整数模糊度；/>
Figure QLYQS_36
和/>
Figure QLYQS_37
分别是卫星s在频率j时的单差伪距观测值和相位观测值噪声；c表示光速；
其中，所述基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据包括：
参数获取子单元，用于基于所述站间单差滤波观测方程获取待估参数；
固定子单元，用于基于所述站间单差滤波观测方程及待估参数固定站间单差模糊度；
偏差数据获取子单元，用于基于固定的结果获取所述观测数据对应的偏差数据；
所述站间单差滤波观测方程及待估参数固定站间单差模糊度的固定结果具体为：
Figure QLYQS_38
其中，
Figure QLYQS_39
为固定的单差模糊度，aN为浮点解模糊度，GΔtk为浮点模糊度下的站间接收机钟差，/>
Figure QLYQS_40
为固定模糊度后的接收机钟差，/>
Figure QLYQS_41
为接收机钟差与模糊度参数的相关系数协方差阵和模糊度参数的协方差矩阵。
5.一种定位终端，其特征在于，所述定位终端包括定位单元及如权利要求4所述的偏差估计系统，其中：
定位单元，用于基于所述偏差数据进行差分定位。
6.一种存储器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行如下步骤：
创建零基线观测环境并输出观测数据；
基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程；
基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据；
所述基于所述零基线观测环境建立站间单差滤波观测方程包括：
基于所述零基线观测环境建立站间单差观测模型；
基于所述站间单差观测模型建立站间单差滤波观测方程；
所述站间单差观测模型具体为：
Figure QLYQS_42
Figure QLYQS_43
其中，所述s、k、j分别代表卫星、接收机及频率号，j＝1,2，…f，f表示频段数，Δ表示站点单差符号；
Figure QLYQS_44
分别表示卫星s在两台接收机之间且在频率j时的单差伪距观测量和单差载波相位观测量；/>
Figure QLYQS_45
表示卫星s在两台接收机之间的站间单差几何距离；ΔδtΔk表示接收机钟差的站间单差值；/>
Figure QLYQS_46
表示在频率j时的接收机的单差伪距信号延迟；/>
Figure QLYQS_47
表示在频率j时的接收机的单差载波相位信号延迟；λj是在频率j时的载波波长；/>
Figure QLYQS_48
是卫星s在频率j时的两台接收机之间的单差载波整数模糊度；/>
Figure QLYQS_49
和/>
Figure QLYQS_50
分别是卫星s在频率j时的单差伪距观测值和相位观测值噪声；c表示光速；
其中，所述卫星s在频率j时的两台接收机之间的单差载波整数模糊度
Figure QLYQS_51
基于基准卫星的模糊度的调整得到，所述基准卫星为首历元的高度角最高的卫星，所述基准卫星在频率j时的基础模糊为零基准值；
其中，所述基于所述站间单差滤波观测方程估计所述观测数据对应的偏差数据包括：
基于所述站间单差滤波观测方程获取待估参数；
基于所述站间单差滤波观测方程及待估参数固定站间单差模糊度；
基于固定的结果获取所述观测数据对应的偏差数据；
所述站间单差滤波观测方程及待估参数固定站间单差模糊度的固定结果具体为：
Figure QLYQS_52
其中，
Figure QLYQS_53
为固定的单差模糊度，aN为浮点解模糊度，GΔtk为浮点模糊度下的站间接收机钟差，/>
Figure QLYQS_54
为固定模糊度后的接收机钟差，/>
Figure QLYQS_55
为接收机钟差与模糊度参数的相关系数协方差阵和模糊度参数的协方差矩阵。
7.一种服务终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1或2所述的GNSS卫星接收机的偏差估计方法的步骤。
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北斗动对动高精度相对定位技术研究;许扬胤;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)基础科学辑》;20180615(第06期);正文第8-41页 *
高精度GPS/BDS兼容接收机内部噪声检测方法研究;高晓 等;《武汉大学学报·信息科学版》;20150630;第40卷(第6期);第795-798页 *

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