CN112146663A - 基于偏置星载加速度计的gnss卫星精密定轨增强方法及系统 - Google Patents

基于偏置星载加速度计的gnss卫星精密定轨增强方法及系统 Download PDF

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CN112146663A CN202011029753.7A CN202011029753A CN112146663A CN 112146663 A CN112146663 A CN 112146663A CN 202011029753 A CN202011029753 A CN 202011029753A CN 112146663 A CN112146663 A CN 112146663A
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Abstract

一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法及系统，所述偏置星载加速度计设置在偏离GNSS卫星质心的位置，选取IGS跟踪站提供的GNSS观测数据以及GNSS卫星偏置星载加速度计数据；数据预处理，包括粗差探测、GNSS观测数据周跳探测、模型改正和偏置星载加速度计数据归算，得到GNSS卫星质心处的非保守力加速度；结合检校后的非保守力加速度和GNSS卫星轨道动力学模型，建立GNSS卫星的轨道积分和变分方程；解算GNSS卫星轨道初始参数、GNSS卫星钟差和星载加速度计校准参数，实现GNSS卫星精密定轨。本发明应用时偏置星载加速度计设计安装简易方便，可精确测量GNSS卫星所受到的非保守力，同时避免了传统方法中复杂的太阳辐射压建模不精确的问题，可实现GNSS卫星轨道预报。

Description

基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法及系统
技术领域
本发明属于导航卫星精密定轨技术领域，涉及一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方案。
背景技术
自上世纪70年代以来，GNSS(Global Navigation Satellite System全球导航卫星系统)以其全球性、全覆盖、高精度、连续、快速、实时以及高精度等优势，目前已经被广泛地应用于测绘、电信、水利、交通运输和国家安全等诸多领域，并逐步发挥重要作用。GNSS卫星的精密定轨是GNSS技术发展和应用的前提和基础，只有获取高精度的GNSS卫星精密轨道，才能进行精密定位和开拓其它应用。GNSS卫星的轨道受到多种摄动力的影响。其轨道动力学模型主要包括保守力和非保守力两个部分。保守力部分包括地球引力,潮汐引力以及三体引力等，其中地球引力是作用于卫星上的主要保守力；对GNSS卫星(轨道高度20000km以上)而言，非保守力部分包括太阳辐射压,地球辐射压等，其中太阳辐射压是非保守力中的主要部分。对于保守力，均可采用已有模型提供精确的卫星轨道动力学信息；而非保守力部分，尤其是太阳辐射压，则很难采用模型予以精确改正，非保守摄动力仍是影响GNSS卫星精密定轨的主要因素之一。太阳辐射压是由于太阳光子与卫星接触所产生的力,不仅与太阳辐射信息,卫星几何物理信息以及太阳-卫星轨道面之间的相对位置关系有关，而且受到卫星表面结构、卫星姿态变化等一系列复杂因素的影响。另一方面，星载加速度计可以高精度地测量非保守力，已成功应用于多颗重力卫星任务(CHAMP、GRACE、GOCE和GRACE-FO等)，目前尚未实际应用星载加速度计增强GNSS卫星精密定轨。
针对以上特点，研究人员对GNSS卫星太阳辐射压模型进行大量研究，提出了多种太阳辐射压模型；也有研究人员基于模拟数据提出了星载加速度计联合星间链路数据的GNSS卫星自主定轨方法。但这些方法仍存在问题：
(1)太阳辐射压过于复杂。现有的太阳辐射压模型均无法对太阳辐射压进行理想的改正，精度难以有质的提高。
(2)星载加速度计设置对卫星结构设计要求苛刻。一些方法仿照重力卫星任务的星载加速度计，模拟时将星载加速度计的设计在GNSS卫星质心，然后辅助增强GNSS卫星精密定轨。由于GNSS卫星的功能构造复杂，GNSS卫星的核心功能不受影响的前提下，未来GNSS卫星难以保证星载加速度计设置在GNSS卫星质心，相应的方法将难以应用。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种星载加速度计对卫星结构设计要求简易，且能精确提供非保守力信息，辅助增强GNSS卫星精密定轨的方案。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法，所述偏置星载加速度计设置在偏离GNSS卫星质心的位置，定轨过程包括以下步骤，
步骤a，选取全球均匀分布的IGS跟踪站提供的GNSS观测数据以及GNSS卫星偏置星载加速度计数据；所述GNSS观测数据中包含伪距观测值和载波相位观测值；
步骤b，对步骤a中得到的全球跟踪站GNSS观测数据和GNSS卫星偏置星载加速度计数据进行数据预处理，包括粗差探测、GNSS观测数据周跳探测、模型改正和偏置星载加速度计数据归算，得到GNSS卫星质心处的非保守力加速度；
步骤c，利用步骤b所得数据预处理后的全球跟踪站GNSS观测数据和星载加速度计数据作为基础，结合检校后的非保守力加速度和GNSS卫星轨道动力学模型，建立GNSS卫星的轨道积分和变分方程；
步骤d，利用步骤c所得GNSS卫星的轨道积分和变分方程，解算GNSS卫星轨道初始参数、GNSS卫星钟差和星载加速度计校准参数，实现基于偏置星载加速度计增强的GNSS卫星精密定轨。
而且，步骤a的实现方式包括如下子步骤，
步骤a1，随机选取IGS跟踪站，若跟踪站数量小于预设的相应阈值N1，则继续选取下一个跟踪站，否则进入步骤a2；
步骤a2，获取步骤a1所选取的IGS跟踪站的GNSS观测数据和GNSS卫星偏置星载加速度计数据，并统计已获取数据的GNSS卫星数量，若GNSS卫星数量小于预设的相应阈值N2，则进入步骤a1继续选取新的IGS跟踪站，否则进入步骤a3；
步骤a3，判断已选取的IGS跟踪站是否全球分布均匀，若分布不均匀，则删除较密集区域的部分IGS跟踪站及其对应的数据后，进入步骤a1。
而且，步骤b的实现方式包括如下子步骤，
步骤b1，对IGS跟踪站的GNSS观测数据的伪距观测值进行粗略的数据编辑，获取数据编辑后的伪距观测值Pc，然后遍历进行粗差探测，如数据编辑后的伪距观测值Pc大于预设的相应阈值Pi，则标记相应观测历元后剔除，否则不做数据标记；
步骤b2，对IGS跟踪站的GNSS观测数据的载波相位观测值进行粗略的数据编辑，获取数据编辑后的载波相位观测值Lc，然后遍历进行周跳探测，如数据编辑后的载波观测值Lc大于预设的相应阈值Li，则标记相应观测历元发生周跳，否则不做周跳标记；
步骤b3，利用粗差探测和周跳探测后的GNSS观测数据，进行模型改正，计算改正后的GNSS伪距观测值
Figure BDA0002703231400000031
和载波相位观测值
Figure BDA0002703231400000032
步骤b4，对偏置的GNSS卫星星载加速度计的观测值
Figure BDA0002703231400000033
进行数据归算，根据＝GNSS卫星轨道动力学模型，顾及重力梯度和卫星姿态旋转的影响，计算GNSS卫星质心处的非保守力加速度
Figure BDA0002703231400000034
如下：
Figure BDA0002703231400000035
其中，Vij为GNSS卫星质心处地球重力场在不同方向i和j上对应的重力梯度，i,j＝x,y,z，x,y,z表示星固系的三个方向；
Figure BDA0002703231400000036
为星载加速度计质心到GNSS卫星质心的向量；
Figure BDA0002703231400000037
为GNSS卫星的角速度，
Figure BDA0002703231400000038
为
Figure BDA0002703231400000039
对时间的导数，
Figure BDA00027032314000000310
为卫星机动的加速度。
而且，步骤c的实现方式包括如下子步骤，
步骤c1，利用步骤b中得到的GNSS卫星质心处的非保守力加速度
Figure BDA00027032314000000311
计算检校后的非保守力加速度
Figure BDA00027032314000000312
步骤c2，利用检校后的非保守力加速度
Figure BDA00027032314000000313
和GNSS卫星轨道动力学模型，计算不同时刻GNSS卫星状态之间的状态转移矩阵Φ(t,t0)，其中Φ(t,t0)需满足条件
Figure BDA00027032314000000314
Figure BDA00027032314000000315
和
Figure BDA00027032314000000316
为GNSS卫星在t0和t时刻的状态；
步骤c3，利用步骤b改正后得到的t时刻GNSS伪距观测值
Figure BDA00027032314000000317
和载波相位观测值
Figure BDA00027032314000000318
建立与GNSS卫星初始状态的关系。
而且，步骤d的实现方式包括如下子步骤，
步骤d1，利用步骤c建立的GNSS卫星的轨道积分和变分方程，建立间接平差观测方程；
步骤d2，利用步骤d1建立的间接平差观测方程，采用最小二乘方法平差，解算GNSS卫星轨道初始参数、GNSS卫星钟差和星载加速度计校准参数，实现基于偏置星载加速度计增强的GNSS卫星精密定轨。
本发明还提供一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强系统，其特征在于：用于实现如上所述的一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法。
而且，所述偏置星载加速度计设置在偏离GNSS卫星质心的位置，设置包括以下模块，
第一模块，用于选取全球均匀分布的IGS跟踪站提供的GNSS观测数据以及GNSS卫星偏置星载加速度计数据；所述GNSS观测数据中包含伪距观测值和载波相位观测值；
第二模块，用于对第一模块中得到的全球跟踪站GNSS观测数据和GNSS卫星偏置星载加速度计数据进行数据预处理，包括粗差探测、GNSS观测数据周跳探测、模型改正和偏置星载加速度计数据归算，得到GNSS卫星质心处的非保守力加速度；
第三模块，用于利用第二模块数据预处理后的全球跟踪站GNSS观测数据和星载加速度计数据作为基础，结合检校后的非保守力加速度和GNSS卫星轨道动力学模型，建立GNSS卫星的轨道积分和变分方程；
第四模块，用于利用第三模块所得GNSS卫星的轨道积分和变分方程，解算GNSS卫星轨道初始参数、GNSS卫星钟差和星载加速度计校准参数，实现基于偏置星载加速度计增强的GNSS卫星精密定轨。
或者，包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用处理器中的存储指令执行如上所述的一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法。
或者，包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现如上所述的一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法。
本发明首次将偏置星载加速度计用于GNSS卫星精密定轨，提供的技术方案的有益效果为：
(1)采用星载加速计精确测量GNSS卫星所受到的非保守力，避免了传统方法中复杂的太阳辐射压建模不精确的问题；
(2)采用偏置星载加速度计测量GNSS卫星所受到的非保守力，在卫星结构设计上，比设置在质心更简易方便，易于安装实现，有助于星载加速度计在GNSS卫星上的实际应用；
(3)提供了偏置星载加速度计测量值归算到GNSS卫星质心的严密公式；
(4)解算出的GNSS卫星初始轨道参数和星载加速度计检校参数，可应用于GNSS卫星轨道预报，有助于改善GNSS卫星广播星历的精度，也可应用于GNSS卫星的精密定轨。因此非常适合应用于导航卫星精密定轨技术领域，具有重要的市场价值。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图。
图2为本发明实施例中偏置星载加速度计的设置位置示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明的实施例提供一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法，偏置加速度计在GNSS卫星上的设置位置参照图2，可按照GNSS结构设计需要，设置在偏离GNSS卫星质心的任意位置，因此，本发明应用时无需要求将加速度计设置在GNSS卫星质心，避免复杂困难的卫星设计。本发明实施例的定轨流程参见图1，包括步骤如下：
步骤a，选取全球均匀分布的IGS(International GNSS Service国际GNSS服务)跟踪站提供的GNSS观测数据以及GNSS卫星偏置星载加速度计数据；
实施例步骤a中，可采用已有技术的成熟方案，选取全球均匀分布的IGS跟踪站，并获取相应IGS跟踪站提供的GNSS观测数据以及GNSS卫星偏置星载加速度计数据。
本发明进一步提供一种建议的优选方案，包括采用如下步骤，
步骤a1，随机选取IGS跟踪站，若跟踪站数量小于预设的阈值N1(具体实施时可根据实际需要选取，通常可设置优选建议设置N1＝100)，则继续选取下一个跟踪站，否则进入步骤a2；
步骤a2，获取步骤a1所选取的IGS跟踪站的GNSS观测数据和GNSS卫星偏置星载加速度计数据，并统计已获取数据的GNSS卫星数量，若GNSS卫星数量小于预设的阈值N2(具体实施时可根据设置有偏置星载加速度计的GNSS卫星数量选取，如N2＝32)，则进入步骤a1继续选择新的IGS跟踪站，否则进入步骤a3；
步骤a3，判断已选取的IGS跟踪站是否全球分布均匀，若分布不均匀，则删除较密集区域的部分IGS跟踪站及其对应的数据后，进入步骤a1重新选取IGS跟踪站。
步骤b，对步骤a中得到的全球跟踪站GNSS观测数据和GNSS卫星偏置星载加速度计数据进行数据预处理，包括粗差探测、GNSS观测数据周跳探测、模型改正、偏置星载加速度计数据归算，得到GNSS卫星质心处的非保守力加速度；
GNSS观测数据中包含伪距观测值和载波相位观测值。
实施例步骤b中，对全球跟踪站GNSS观测数据和偏置星载加速度计数据进行数据预处理的方法如下，
步骤b1，对IGS跟踪站的GNSS观测数据的伪距观测值进行粗略的数据编辑(通常需要进行对不同频率的伪距观测值组合成新的观测值、数据改正等)，获取组合后的伪距观测值Pc，然后遍历进行粗差探测，如组合后的伪距观测值Pc大于预设的阈值Pi(可根据实际采用的粗差探测方法的需要选取)，则标记相应观测历元后剔除，否则不做数据标记。然后再进入步骤b2；
步骤b2，对IGS跟踪站的GNSS观测数据的载波相位观测值进行粗略的数据编辑(通常需要进行对不同频率的载波相位观测值组合成新的观测值、数据改正等)，获取组合后的载波相位观测值Lc，然后遍历进行周跳探测，如组合后的载波观测值Lc大于预设的阈值Li(具体实施时可根据实际采用的周跳探测方法的需要选取)，则标记相应观测历元发生周跳，否则不做周跳标记。然后再进入步骤b3；
步骤b3，利用粗差探测和周跳探测后的GNSS观测数据，根据已有模型做相应的改正(可包括天线相位中心改正、潮汐改正等)，计算改正后的GNSS伪距观测值
Figure BDA0002703231400000061
和载波相位观测值
Figure BDA0002703231400000062
具体实施时，步骤b1～b3涉及的粗略数据编辑、粗差探测、周跳探测、模型改正等可采用已有方法实现。
步骤b4，对偏置的GNSS卫星星载加速度计的观测值
Figure BDA0002703231400000063
进行数据归算，根据已有GNSS卫星轨道动力学模型，顾及重力梯度和卫星姿态旋转的影响，计算GNSS卫星质心处的非保守力加速度
Figure BDA0002703231400000064
如下：
Figure BDA0002703231400000065
其中，Vij为GNSS卫星质心处地球重力场在不同方向i和j上(i,j＝x,y,z)对应的重力梯度，可根据已有GNSS卫星轨道动力学模型计算；x,y,z表示星固系中相互垂直的三个方向，其在空间中的具体指向参照图2；
Figure BDA0002703231400000066
为星固系中星载加速度计质心到GNSS卫星质心的向量，偏置星载加速度计质心在GNSS卫星上的设置位置参照图2；
Figure BDA0002703231400000071
为GNSS卫星的角速度，
Figure BDA0002703231400000072
为
Figure BDA0002703231400000073
对时间的导数，
Figure BDA0002703231400000074
为卫星机动的加速度；
步骤c，利用步骤b得到的数据预处理后的全球跟踪站GNSS观测数据和星载加速度计数据作为基础，结合检校后的非保守力加速度和GNSS卫星轨道动力学模型，建立GNSS卫星的轨道积分和变分方程；
实施例步骤c中，具体实现如下，
步骤c1，利用步骤b中得到的GNSS卫星质心处的非保守力加速度
Figure BDA0002703231400000075
计算检校后的非保守力加速度
Figure BDA0002703231400000076
其表达式如下：
Figure BDA0002703231400000077
其中，kij和bi是加速度计在i方向和j方向(i,j＝x,y,z)上对应的比例因子和耦合因子，即待估的加速度计校准参数；
步骤c2，利用检校后的非保守力加速度
Figure BDA0002703231400000078
和已有的GNSS卫星轨道动力学模型，计算不同时刻GNSS卫星状态之间的状态转移矩阵Φ(t,t0)，其中Φ(t,t0)需满足条件
Figure BDA0002703231400000079
Figure BDA00027032314000000710
和
Figure BDA00027032314000000711
分别为GNSS卫星在t0和t时刻的状态；
步骤c3，设步骤b中改正后得到的t时刻GNSS伪距观测值
Figure BDA00027032314000000712
和载波相位观测值
Figure BDA00027032314000000713
分别记为
Figure BDA00027032314000000714
和
Figure BDA00027032314000000715
建立
Figure BDA00027032314000000716
和
Figure BDA00027032314000000717
与GNSS卫星初始状态的关系如下，
Figure BDA00027032314000000718
其中，
Figure BDA00027032314000000719
为GNSS卫星在t时刻状态的初值，
Figure BDA00027032314000000720
为地面跟踪站在t时刻的坐标，
Figure BDA00027032314000000721
为由
Figure BDA00027032314000000722
和
Figure BDA00027032314000000723
计算出的测站与GNSS卫星之间的距离，ρc是
Figure BDA00027032314000000724
的简写，
Figure BDA00027032314000000725
为ρc对
Figure BDA00027032314000000726
的偏导数，Φ(t,t0)为状态转移矩阵，
Figure BDA00027032314000000727
为GNSS卫星初始状态的初值，c为光速，dtr接收机钟差，dts为GNSS卫星钟差，Namb为模糊度参数，λ为载波波长，
Figure BDA0002703231400000081
和
Figure BDA0002703231400000082
分别为伪距观测值
Figure BDA0002703231400000083
和载波相位观测值
Figure BDA0002703231400000084
的观测噪声；
步骤d，利用步骤c建立的GNSS卫星的轨道积分和变分方程，解算GNSS卫星轨道初始参数、GNSS卫星钟差和星载加速度计校准参数，校准后的参数也可以应用于轨道预报，实现基于偏置星载加速度计增强的GNSS卫星精密定轨。
实施例步骤d中，利用步骤c建立的GNSS卫星的轨道积分和变分方程，解算GNSS卫星轨道初始参数和星载加速度计校准参数的方法如下，
步骤d1，利用步骤c建立的GNSS卫星的轨道积分和变分方程，建立间接平差观测方程如下，
Figure BDA0002703231400000085
其中
Figure BDA0002703231400000086
其中，
Figure BDA0002703231400000087
表示在t时刻的观测值，Bi(t)表示在t时刻的设计矩阵，Xpar表示待估参数，T表示矩阵的转置；
Figure BDA0002703231400000088
为由
Figure BDA0002703231400000089
和
Figure BDA00027032314000000810
计算出的测站与GNSS卫星之间的距离。
步骤d2，利用步骤d1建立的间接平差观测方程，采用最小二乘方法平差，解算的GNSS卫星轨道初始参数、GNSS卫星钟差和星载加速度计校准参数，实现基于偏置星载加速度计增强的GNSS卫星精密定轨。
另一方面，因星载加速度计暂未实际应用到GNSS卫星上，以下通过模拟数据的GNSS卫星定轨试验来验证本发明的有效性：
模拟数据基于10颗GNSS卫星31天的GNSS模拟观测数据(2007年1月)，分别利用精度指标依次为σ＝1×10-8ms-2，σ＝1×10-9ms-2和σ＝1×10-10ms-2的偏置星载加速度计以及9参数光压模型估计GNSS卫星所受到的非保守力，根据动力学定轨方法解算GNSS卫星精密轨道。其中，ms-2是加速度单位米/秒2
评价指标：无误差的GNSS卫星模拟轨道作为轨道真值，采用不同定轨方案的定轨结果和轨道真值在地固系下X,Y,Z三个方向的差异的均方根误差进行评价。
表1 GNSS卫星精密定轨误差统计表
Figure BDA0002703231400000091
从表1的实验结果可以看出，
本发明具有如下的优点：
(1)本发明的方法能高精度的估计GNSS卫星所受到的非保守力的影响；
(2)与采用光压模型估计GNSS卫星所受到的非保守力的方法相比，定轨精度潜力更高，有实现毫米级GNSS卫星精密定轨的可能性。
与传统GNSS卫星精密定轨方法相比，本发明的方法具有很明显的优势，既能高精度的估计GNSS卫星受到的非保守力的影响，偏置星载加速度计位置设置方案又简易灵活，是一种可行的GNSS卫星精密定轨方法。
具体实施时，本发明技术方案提出的方法可由本领域技术人员采用计算机软件技术实现自动运行流程，实现方法的系统装置例如存储本发明技术方案相应计算机程序的计算机可读存储介质以及包括运行相应计算机程序的计算机设备，也应当在本发明的保护范围内。
在一些可能的实施例中，提供一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强系统，偏置星载加速度计设置在偏离GNSS卫星质心的位置，设置包括以下模块，
第一模块，用于选取全球均匀分布的IGS跟踪站提供的GNSS观测数据以及GNSS卫星偏置星载加速度计数据；所述GNSS观测数据中包含伪距观测值和载波相位观测值；
第二模块，用于对第一模块中得到的全球跟踪站GNSS观测数据和GNSS卫星偏置星载加速度计数据进行数据预处理，包括粗差探测、GNSS观测数据周跳探测、模型改正和偏置星载加速度计数据归算，得到GNSS卫星质心处的非保守力加速度；
第三模块，用于利用第二模块数据预处理后的全球跟踪站GNSS观测数据和星载加速度计数据作为基础，结合检校后的非保守力加速度和GNSS卫星轨道动力学模型，建立GNSS卫星的轨道积分和变分方程；
第四模块，用于利用第三模块所得GNSS卫星的轨道积分和变分方程，解算GNSS卫星轨道初始参数、GNSS卫星钟差和星载加速度计校准参数，实现基于偏置星载加速度计增强的GNSS卫星精密定轨。
在一些可能的实施例中，提供一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强系统，包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用处理器中的存储指令执行如上所述的一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法。
在一些可能的实施例中，提供一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强系统，包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现如上所述的一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法，其特征在于：所述偏置星载加速度计设置在偏离GNSS卫星质心的位置，定轨过程包括以下步骤，
步骤a，选取全球均匀分布的IGS跟踪站提供的GNSS观测数据以及GNSS卫星偏置星载加速度计数据；所述GNSS观测数据中包含伪距观测值和载波相位观测值；
步骤b，对步骤a中得到的全球跟踪站GNSS观测数据和GNSS卫星偏置星载加速度计数据进行数据预处理，包括粗差探测、GNSS观测数据周跳探测、模型改正和偏置星载加速度计数据归算，得到GNSS卫星质心处的非保守力加速度；
步骤c，利用步骤b所得数据预处理后的全球跟踪站GNSS观测数据和星载加速度计数据作为基础，结合检校后的非保守力加速度和GNSS卫星轨道动力学模型，建立GNSS卫星的轨道积分和变分方程；
步骤d，利用步骤c所得GNSS卫星的轨道积分和变分方程，解算GNSS卫星轨道初始参数、GNSS卫星钟差和星载加速度计校准参数，实现基于偏置星载加速度计增强的GNSS卫星精密定轨。
2.根据权利要求1所述基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法，其特征在于：步骤a的实现方式包括如下子步骤，
步骤a1，随机选取IGS跟踪站，若跟踪站数量小于预设的相应阈值N1，则继续选取下一个跟踪站，否则进入步骤a2；
步骤a2，获取步骤a1所选取的IGS跟踪站的GNSS观测数据和GNSS卫星偏置星载加速度计数据，并统计已获取数据的GNSS卫星数量，若GNSS卫星数量小于预设的相应阈值N2，则进入步骤a1继续选择新的IGS跟踪站，否则进入步骤a3；
步骤a3，判断已选取的IGS跟踪站是否全球分布均匀，若分布不均匀，则删除较密集区域的部分IGS跟踪站及其对应的数据后，进入步骤a1。
3.根据权利要求2所述基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法，其特征在于：步骤b的实现方式包括如下子步骤，
步骤b1，对IGS跟踪站的GNSS观测数据的伪距观测值进行粗略的数据编辑，获取数据编辑后的伪距观测值Pc，然后遍历进行粗差探测，如编辑后的伪距观测值Pc大于预设的相应阈值Pi，则标记相应观测历元后剔除，否则不做数据标记；
步骤b2，对IGS跟踪站的GNSS观测数据的载波相位观测值进行粗略的数据编辑，获取数据编辑后的载波相位观测值Lc，然后遍历进行周跳探测，如数据编辑后的载波观测值Lc大于预设的相应阈值Li，则标记相应观测历元发生周跳，否则不做周跳标记；
步骤b3，利用粗差探测和周跳探测后的GNSS观测数据，进行模型改正，计算改正后的GNSS伪距观测值
Figure FDA0002703231390000021
和载波相位观测值
Figure FDA0002703231390000022
步骤b4，对偏置的GNSS卫星星载加速度计的观测值
Figure FDA0002703231390000023
进行数据归算，根据GNSS卫星轨道动力学模型，顾及重力梯度和卫星姿态旋转的影响，计算GNSS卫星质心处的非保守力加速度
Figure FDA0002703231390000024
如下：
Figure FDA0002703231390000025
其中，Vij为GNSS卫星质心处地球重力场在不同方向i和j上对应的重力梯度，i,j＝x,y,z，x,y,z表示星固系的三个方向；
Figure FDA0002703231390000026
为星载加速度计质心到GNSS卫星质心的向量；
Figure FDA0002703231390000027
为GNSS卫星的角速度，
Figure FDA0002703231390000028
为
Figure FDA0002703231390000029
对时间的导数，
Figure FDA00027032313900000210
为卫星机动的加速度。
4.根据权利要求3所述基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法，其特征在于：步骤c的实现方式包括如下子步骤，
步骤c1，利用步骤b中得到的GNSS卫星质心处的非保守力加速度
Figure FDA00027032313900000211
计算检校后的非保守力加速度
Figure FDA00027032313900000212
步骤c2，利用检校后的非保守力加速度
Figure FDA00027032313900000213
和GNSS卫星轨道动力学模型，计算不同时刻GNSS卫星状态之间的状态转移矩阵Φ(t,t0)，其中Φ(t,t0)需满足条件
Figure FDA00027032313900000214
Figure FDA00027032313900000215
和
Figure FDA00027032313900000216
为GNSS卫星在t0和t时刻的状态；
步骤c3，利用步骤b改正后得到的t时刻GNSS伪距观测值
Figure FDA00027032313900000217
和载波相位观测值
Figure FDA00027032313900000218
建立与GNSS卫星初始状态的关系。
5.根据权利要求4所述基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法，其特征在于：步骤d的实现方式包括如下子步骤，
步骤d1，利用步骤c建立的GNSS卫星的轨道积分和变分方程，建立间接平差观测方程；
步骤d2，利用步骤d1建立的间接平差观测方程，采用最小二乘方法平差，解算GNSS卫星轨道初始参数、GNSS卫星钟差和星载加速度计校准参数，实现基于偏置星载加速度计增强的GNSS卫星精密定轨。
6.一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强系统，其特征在于：用于实现如权利要求1-5任一项所述的一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法。
7.根据权利要求6所述基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强系统，其特征在于：所述偏置星载加速度计设置在偏离GNSS卫星质心的位置，设置包括以下模块，
第一模块，用于选取全球均匀分布的IGS跟踪站提供的GNSS观测数据以及GNSS卫星偏置星载加速度计数据；所述GNSS观测数据中包含伪距观测值和载波相位观测值；
第二模块，用于对第一模块中得到的全球跟踪站GNSS观测数据和GNSS卫星偏置星载加速度计数据进行数据预处理，包括粗差探测、GNSS观测数据周跳探测、模型改正和偏置星载加速度计数据归算，得到GNSS卫星质心处的非保守力加速度；
第三模块，用于利用第二模块数据预处理后的全球跟踪站GNSS观测数据和星载加速度计数据作为基础，结合检校后的非保守力加速度和GNSS卫星轨道动力学模型，建立GNSS卫星的轨道积分和变分方程；
第四模块，用于利用第三模块所得GNSS卫星的轨道积分和变分方程，解算GNSS卫星轨道初始参数、GNSS卫星钟差和星载加速度计校准参数，实现基于偏置星载加速度计增强的GNSS卫星精密定轨。
8.根据权利要求6所述基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强系统，其特征在于：包括处理器和存储器，存储器用于存储程序指令，处理器用于调用处理器中的存储指令执行如权利要求1-5任一项所述的一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法。
9.根据权利要求6所述基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强系统，其特征在于：包括可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现如权利要求1-5任一项所述的一种基于偏置星载加速度计的GNSS卫星精密定轨增强方法。
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