CN112363186B - 一种卫星天线相位中心参数的计算方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种卫星天线相位中心参数的计算方法和装置，其方法包括：基于GNSS观测数据计算卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数；基于MGEX推荐的PCO值、光学参数和卫星状态矢量对卫星PCO计算方程中的待估参数进行约束，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差；基于PCO估计中误差，对PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值，解决了解决现有技术中计算得到的卫星PCO值精度低的技术问题。

Description

一种卫星天线相位中心参数的计算方法和装置
本申请要求申请日为2019-12-27、国籍为中国、申请号为201911383306.9的优先权。
技术领域
本申请涉天线测量技术领域，尤其涉及一种卫星天线相位中心参数的计算方法和装置。
背景技术
在导航卫星的精密定轨中是以卫星质心为参考点建立的动力学方程，而GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统)接收机接收到的观测值是卫星天线相位中心至接收机天线相位中心之间的几何距离。卫星天线相位中心和卫星质心之间的位置偏差称为卫星天线相位中心改正，天线相位中心改正分为卫星天线相位中心偏差(PCO)和卫星天线相位中心变化(PCV)，获得高精度的卫星天线相位中心偏差是卫星精密定轨的前提。由于卫星PCO和PCV是高度相关的，一般是利用地面跟踪网络估计高精度的卫星PCO，再解算PCV，但是卫星PCO参数的估计受多种因素的影响特别是卫星、太阳、地球的相对位置变化。在太阳与卫星轨道面夹角较大时，卫星星固系Y轴与卫星切向的夹角较小且变化幅度较小，导致Y轴的PCO参数将与卫星切向参数的相关性增强。另外，此时的卫星星固系X轴与太阳直接照射方向的几乎相反且只有较小的相对变化幅度，导致X轴PCO参数与卫星常用的ECOM1和ECOM2经验光压模型中的光压参数无法分离，从而引起在太阳与卫星轨道面的夹角较大期间，X轴和Y轴PCO参数的估计方差以及其时间序列不稳定性显著增大，无法获得高精度的卫星PCO值。
发明内容
本申请提供了一种卫星天线相位中心参数的计算方法和装置，用于解决现有技术中计算得到的卫星PCO值精度低的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种卫星天线相位中心参数的计算方法，包括：
基于GNSS观测数据计算卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数；
基于MGEX推荐的PCO值、所述光学参数和所述卫星状态矢量对卫星PCO计算方程中的待估参数进行约束，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差；
基于所述PCO估计中误差，对所述PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值。
可选的，基于GNSS观测数据计算卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数，包括：
建立无电离层载波观测值第一观测方程和无电离层伪距观测值第一观测方程；
对所述无电离层载波观测值第一观测方程和所述无电离层伪距观测值第一观测方程进行线性化得到第一组合观测方程；
基于所述第一组合观测方程计算得到卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数。
可选的，所述无电离层载波观测值第一观测方程为：
Figure BDA0002776955110000021
其中，
Figure BDA0002776955110000028
为第j颗卫星坐标在初始时刻的改正数，
Figure BDA0002776955110000027
为观测值对初始时刻卫星状态矢量的偏导数，dtj、dti分别为在t时刻第j颗卫星的钟差的改正数、第i接收机的钟差的改正数，/>
Figure BDA0002776955110000023
Δztdi分别为第i个测站的天顶对流层延迟投影函数和改正数，k为卫星星体的x，y，z表面，/>
Figure BDA0002776955110000024
分别为观测值对相应卫星星体表面光学系数的偏导数，/>
Figure BDA0002776955110000025
Fsp、/>
Figure BDA0002776955110000026
分别为观测值为太阳帆板光压比例参数、太阳帆板旋转延迟、太阳帆板安装角度误差的偏导数，/>
Figure BDA0002776955110000029
为第i个测站观测到的第j颗卫星验前载波观测值残差，/>
Figure BDA00027769551100000210
为第i个测站观测到的第j颗卫星验后载波观测值残差。
可选的，所述无电离层伪距观测值第一观测方程为：
Figure BDA0002776955110000031
其中，
Figure BDA0002776955110000035
为第i个测站观测到的第j颗卫星验后伪距观测值残差，/>
Figure BDA0002776955110000036
为第i个测站观测到的第j颗卫星验前伪距观测值残差。
可选的，所述基于MGEX推荐的PCO值、所述光学参数和所述卫星状态矢量对卫星PCO计算方程中的待估参数进行约束，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差，包括：
基于MGEX推荐的PCO值、所述光学参数和所述卫星状态矢量对第二组合观测方程中的待估参数进行约束，得到虚拟观测方程，所述第二组合观测方程通过对构建的无电离层载波观测值第二观测方程和无电离层伪距观测值第二观测方程进行线性化得到；
对所述虚拟观测方程进行线性化得到所述虚拟观测方程的误差方程和法方程；
对所述误差方程和法方程进行求解，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差。
可选的，所述基于所述PCO估计中误差，对所述PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值，包括：
基于所述PCO估计中误差，对所述PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值，所述卫星的最终PCO估计值的计算公式为：
Figure BDA0002776955110000032
Figure BDA0002776955110000033
/>
Figure BDA0002776955110000034
其中，
Figure BDA0002776955110000037
为卫星的最终PCO估计值，/>
Figure BDA00027769551100000310
为第i个PCO估计值，
Figure BDA0002776955110000038
分别为/>
Figure BDA0002776955110000039
对应的PCO估计中误差，n为卫星PCO参数的样本数目。
本申请第二方面提供了一种卫星天线相位中心参数的计算装置，包括：
计算单元，用于基于GNSS观测数据计算卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数；
约束单元，用于基于MGEX推荐的PCO值、所述光学参数和所述卫星状态矢量对卫星PCO计算方程中的待估参数进行约束，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差；
加权平均单元，用于基于所述PCO估计中误差，对所述PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值。
可选的，所述计算单元具体用于：
建立无电离层载波观测值第一观测方程和无电离层伪距观测值第一观测方程；
对所述无电离层载波观测值第一观测方程和所述无电离层伪距观测值第一观测方程进行线性化得到第一组合观测方程；
基于所述第一组合观测方程计算得到卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数。
可选的，所述约束单元具体用于：
基于MGEX推荐的PCO值、所述光学参数和所述卫星状态矢量对第二组合观测方程中的待估参数进行约束，得到虚拟观测方程，所述第二组合观测方程通过对构建的无电离层载波观测值第二观测方程和无电离层伪距观测值第二观测方程进行线性化得到；
对所述虚拟观测方程进行线性化得到所述虚拟观测方程的误差方程和法方程；
对所述误差方程和法方程进行求解，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差。
可选的，所述加权平均单元具体用于：
基于所述PCO估计中误差，对所述PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值，所述卫星的最终PCO估计值的计算公式为：
Figure BDA0002776955110000041
Figure BDA0002776955110000051
Figure BDA0002776955110000052
其中，
Figure BDA0002776955110000053
为卫星的最终PCO估计值，/>
Figure BDA0002776955110000056
为第i个PCO估计值，
Figure BDA0002776955110000054
分别为/>
Figure BDA0002776955110000055
对应的PCO估计中误差，n为卫星PCO参数的样本数目。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
本申请提供了一种卫星天线相位中心参数的计算方法，包括：基于GNSS观测数据计算卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数；基于MGEX推荐的PCO值、光学参数和卫星状态矢量对卫星PCO计算方程中的待估参数进行约束，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差；基于PCO估计中误差，对PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值。
本申请中的卫星天线相位中心参数的计算方法，通过GNSS观测数据计算得到的卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数对卫星PCO计算方程中的待估参数进行合理约束来估计高太阳角度情况下高精度卫星天线PCO参数，从而提高卫星天线PCO的精度，从而解决了解决现有技术中计算得到的卫星PCO值精度低的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种卫星天线相位中心参数的计算方法的一个流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种卫星天线相位中心参数的计算装置的一个结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种卫星天线相位中心参数的计算方法的一个实施例，包括：
步骤101、基于GNSS观测数据计算卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数。
需要说明的是，BDS/GNSS卫星的形状基本都是由长方体或者立方体和两个太阳能电池板组成。对于长方体形状的卫星，常用的ECOM1经验光压模型无法很好的模拟卫星体在轨道面运行时受照面积的变化带来的光压力变化，导致轨道或者钟差拟合残差存在系统误差，例如BDS，Galileo以及QZSS卫星。尽管ECOM2经验模型可以很好的消除ECOM1带来的系统误差，由于ECOM2经验模型应用在PCO参数估计时，ECOM2模型中的多个光压参数与PCO待估参数存在很强的相关性，导致ECOM-2经验模型并不适用于PCO参数的估计。为解算高精度的PCO参数，本申请实施例中采用可校正的box-wing光压模型，其是一个半分析、半经验型的光压模型。依据卫星的星体结构和光学参数，卫星太阳能帆板所受的太阳光压力可以表达为：
Figure BDA0002776955110000061
式中，a为太阳能电池板所受的太阳光压力矢量，A为太阳能电池板的表面面积，M为卫星质量，c为光速，S0为一天文单位处太阳辐射通量，α、δ、ρ分别为太阳能电池板的吸收、漫反射系数、镜面反射，且满足α+δ+ρ＝1，
Figure BDA0002776955110000063
分别为太阳能帆板法向量单位矢量、太阳至卫星单位矢量，θ为/>
Figure BDA0002776955110000064
这两个矢量构成的夹角。
卫星体表面覆盖多层绝热材料使得所受吸收的热量瞬时释放到太空中，以避免卫星体受太阳照射产生热量带来的损害，保护卫星钟，考虑到释放热量时的反作用力，则卫星星体面板所受到的光压力为：
Figure BDA0002776955110000062
根据全球均匀分布的GNSS跟踪网络提供的长期观测数据，可以获得高精度的卫星太阳帆板和星体面板的光学属性等参数。在t时刻，以基准网中第i个测站观测的第j颗卫星的无电离层组合载波观测方程为例，即：
Figure BDA0002776955110000071
式中，
Figure BDA0002776955110000075
为t时刻第i个测站观测到的第j颗卫星的GNSS载波观测值，/>
Figure BDA0002776955110000076
为载波观测值/>
Figure BDA0002776955110000077
的模糊度，(xpco,ypco,zpco)为BDS/GNSS卫星的PCO，αz、η为卫星至测站方向矢量在卫星星固系中的方位角和高度角，(xj,yj,zj)为第j个卫星的坐标，(xi,yi,zi)是第i个测站的地面坐标，在本申请实施例中测站坐标是精确已知的，dtrop是斜路径上的对流层延迟，ti、tj分别为在t时刻的第j颗卫星的钟差和第i接收机的钟差，/>
Figure BDA0002776955110000078
为观测值与所有待估参数的隐式形式的函数关系。
设卫星定轨中变分方程为f(·)：
Figure BDA0002776955110000072
式中，
Figure BDA0002776955110000079
为初始时刻的卫星位置和速度，sp,Y0分别为太阳帆旋转延迟角和太阳帆板安装角度偏差。考虑到变分方程，在t时刻第i个测站观测到的第j颗卫星的GNSS载波观测值可以表示为卫星初始时刻的卫星坐标以及光学属性等参数的函数关系：
Figure BDA0002776955110000073
式中，
Figure BDA00027769551100000710
为考虑变分方程后观测值与所有待估参数的隐式形式的函数关系。
为了获得高精度的光学参数，本申请实施例中的BDS/GNSS的(xpco,ypco,zpco)参数固定为MGEX推荐的概略值，本申请实施例中对公式(5)进行线性化得到无电离层载波观测值第一观测方程为：
Figure BDA0002776955110000074
式中，
Figure BDA00027769551100000711
为第j颗卫星坐标在初始时刻的改正数，
Figure BDA00027769551100000712
为观测值对初始时刻卫星状态矢量的偏导数，dtj、dti分别为在t时刻第j颗卫星的钟差的改正数、第i接收机的钟差的改正数，/>
Figure BDA00027769551100000714
Δztdi分别为第i个测站的天顶对流层延迟投影函数和改正数，k为卫星星体的x，y，z表面，/>
Figure BDA00027769551100000713
分别为观测值对相应卫星星体表面光学系数的偏导数，/>
Figure BDA0002776955110000089
Fsp、/>
Figure BDA00027769551100000810
分别为观测值为太阳帆板光压比例参数、太阳帆板旋转延迟、太阳帆板安装角度误差的偏导数，/>
Figure BDA00027769551100000811
为第i个测站观测到的第j颗卫星验前载波观测值残差，/>
Figure BDA00027769551100000812
为第i个测站观测到的第j颗卫星验后载波观测值残差，其中，
Figure BDA0002776955110000081
Figure BDA0002776955110000082
Figure BDA0002776955110000083
Figure BDA0002776955110000084
Figure BDA0002776955110000085
式中，
Figure BDA00027769551100000813
α0,δ0,ρ0,sp0,/>
Figure BDA00027769551100000814
分别为
Figure BDA00027769551100000815
ti,tj,ztdi,/>
Figure BDA00027769551100000816
α,δ,ρ,sp,Y0在t0时刻的初始值，/>
Figure BDA00027769551100000817
为太阳延迟角变化率，Qi(·)为光压引起的轨道摄动导致的几何距离变化，/>
Figure BDA00027769551100000818
可以通过式(12)获得，
Figure BDA0002776955110000086
式中，
Figure BDA00027769551100000819
分别为卫星星固系在惯性系中的指向。
根据公式(6)给出的基准网中第i个测站观测的第j颗卫星的无电离层载波观测值第一观测方程，其相应的无电离层伪距观测值第一观测方程为：
Figure BDA0002776955110000087
式中，
Figure BDA00027769551100000820
为第i个测站观测到的第j颗卫星验后伪距观测值残差，/>
Figure BDA00027769551100000821
为验前伪距观测值残差，其具体为：
Figure BDA0002776955110000088
式中，Pi j(t)为t时刻第i个测站观测到的第j颗卫星的GNSS无电离层组合载波观测值。
假设在t时刻在第j可卫星同时被s个地面跟踪测站跟踪，对无电离层载波观测值第一观测方程和无电离层伪距观测值第一观测方程进一步进行线性化得到第一组合观测方程，即：
Figure BDA0002776955110000091
式中，
Figure BDA0002776955110000093
O＝(0,0,…,0,…,0)，Δztd＝(Δztd1,Δztd2,…,Δztdi,…Δztds)，
Figure BDA0002776955110000094
Figure BDA0002776955110000095
进一步设：
Figure BDA0002776955110000092
/>
Figure BDA0002776955110000101
式(15)及其法方程可以依次表示为：
v1＝H1dx1-L1,P1 (18)
Figure BDA0002776955110000104
式中，P1是观测值权重，基于卫星高度角定权获得，基于式(19)求得未知参数改正数dx1，即：
Figure BDA0002776955110000105
通过式(20)得到未知参数改正数dx1和未知参数初始值，即可得到高精度的卫星状态矢量
Figure BDA0002776955110000106
星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数
Figure BDA0002776955110000102
步骤102、基于MGEX推荐的PCO值、光学参数和卫星状态矢量对卫星PCO计算方程中的待估参数进行约束，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差。
需要说明的是，在BDS/GNSS高精度精密PCO估计中，无电离层载波观测值第二观测方程为：
Figure BDA0002776955110000103
无电离层伪距观测值第二观测方程为：
Figure BDA0002776955110000111
式中，(dxpco,dypco,dzpco)为卫星PCO参数的改正数，其他变量含义同上。
对无电离层载波观测值第二观测方程和无电离层伪距观测值第二观测方程进行线性化得到第二组合观测方程，即：
Figure BDA0002776955110000112
式中，ΔXpco＝(dxpco,dypco,dzpco)，
Figure BDA0002776955110000114
为观测值对卫星PCO的偏导数，进一步设：
Figure BDA0002776955110000113
Figure BDA0002776955110000121
式(23)及其法方程可以表示为：
v2＝H2dx2-L2,P2 (26)
Figure BDA0002776955110000123
充分利用式(20)估计的box-wing模型参数、高精度卫星状态矢量对在BDS/GNSS的PCO估计中相应的待估参数进行约束，由于不同的PCO参数对卫星速度矢量以及box-wing模型中光学系数的确定没有显著影响，可以对卫星速度参数(vx,vy,vz)以及光学参数施加较强约束，例如，其方差可以分别设置为0.1～0.2m/s，0-2～0.3，该方差用于定权，即生成
Figure BDA0002776955110000125
同时，MGEX模型提供的PCO参数(xpco,ypco,zpco)中水平分量(xpco,ypco)具有很高的精度，可以施加方差为0.2～0.3m的较强约束，而一般MGEX提供的卫星PCO垂直分量zpco精度较差，在解算卫星PCO时，可以施加5～10m的弱约束。考虑到不同PCO参数对卫星坐标(x,y,z)具有一定的影响，对卫星状态矢量不能施加强约束，可以设置先验值的方差为5～10m的弱约束，其他参数的方差设置为无限大，可得虚拟观测方程：
Figure BDA0002776955110000122
式中，
Figure BDA0002776955110000124
为PCO估计过程中目标参数x2的虚拟观测值，/>
Figure BDA0002776955110000126
为虚拟观测值权重。
对虚拟观测方程进一步线性化得到虚拟观测方程的误差方程和法方程，其中，误差方程为：
vx＝dx2-Lx (29)法方程为：
Figure BDA0002776955110000131
上式中，Lx为验前虚拟观测值残差矢量，具体为：
Figure BDA0002776955110000132
结合式(27)和式(30)，通过对卫星状态矢量以及可调节的box-wing模型的光压参数施加约束，得：
Figure BDA0002776955110000133
通过式(32)求解得到PCO参数改正数及其初始值，从而得到每天的高精度的卫星的PCO估计值(xpco,ypco,zpco)，通过取PCO估计值(xpco,ypco,zpco)对应在
Figure BDA0002776955110000138
位置上对角线元素获得对应的估计方差/>
Figure BDA0002776955110000137
即PCO估计中误差。
步骤103、基于PCO估计中误差，对PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值。
需要说明的是，基于PCO估计中误差对PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值
Figure BDA0002776955110000139
即：
Figure BDA0002776955110000134
Figure BDA0002776955110000135
/>
Figure BDA0002776955110000136
式中，
Figure BDA00027769551100001310
为卫星的最终PCO估计值，/>
Figure BDA00027769551100001311
为第i个PCO估计值，
Figure BDA00027769551100001312
分别为/>
Figure BDA00027769551100001313
对应的PCO估计中误差，n为卫星PCO参数的样本数目。
本申请实施例中的卫星天线相位中心参数的计算方法，通过GNSS观测数据计算得到的卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数对卫星PCO计算方程中的待估参数进行合理约束来估计高太阳角度情况下高精度卫星天线PCO参数，从而提高卫星天线PCO的精度，从而解决了解决现有技术中计算得到的卫星PCO值精度低的技术问题。
为了便于理解，请参阅图2，本申请提供的一种卫星天线相位中心参数的计算装置的一个实施例，包括：
计算单元，用于基于GNSS观测数据计算卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数。
约束单元，用于基于MGEX推荐的PCO值、光学参数和卫星状态矢量对卫星PCO计算方程中的待估参数进行约束，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差。
加权平均单元，用于基于PCO估计中误差，对PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值。
作为进一步地改进，计算单元具体用于：
建立无电离层载波观测值第一观测方程和无电离层伪距观测值第一观测方程；
对无电离层载波观测值第一观测方程和无电离层伪距观测值第一观测方程进行线性化得到第一组合观测方程；
基于第一组合观测方程计算得到卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数。
作为进一步地改进，约束单元具体用于：
基于MGEX推荐的PCO值、光学参数和卫星状态矢量对第二组合观测方程中的待估参数进行约束，得到虚拟观测方程，第二组合观测方程通过对构建的无电离层载波观测值第二观测方程和无电离层伪距观测值第二观测方程进行线性化得到；
对虚拟观测方程进行线性化得到虚拟观测方程的误差方程和法方程；
对误差方程和法方程进行求解，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差。
作为进一步地改进，加权平均单元具体用于：
基于PCO估计中误差，对PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值，卫星的最终PCO估计值的计算公式为：
Figure BDA0002776955110000141
/>
Figure BDA0002776955110000151
Figure BDA0002776955110000152
式中，
Figure BDA0002776955110000153
为卫星的最终PCO估计值，/>
Figure BDA0002776955110000156
为第i个PCO估计值，
Figure BDA0002776955110000154
分别为/>
Figure BDA0002776955110000155
对应的PCO估计中误差，n为卫星PCO参数的样本数目。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种卫星天线相位中心参数的计算方法，其特征在于，包括：
基于GNSS观测数据计算卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数；
基于MGEX推荐的PCO值、所述光学参数和所述卫星状态矢量对卫星PCO计算方程中的待估参数进行约束，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差；
基于所述PCO估计中误差，对所述PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值；
所述基于MGEX推荐的PCO值、所述光学参数和所述卫星状态矢量对卫星PCO计算方程中的待估参数进行约束，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差，包括：
基于MGEX推荐的PCO值、所述光学参数和所述卫星状态矢量对第二组合观测方程中的待估参数进行约束，得到虚拟观测方程，所述第二组合观测方程通过对构建的无电离层载波观测值第二观测方程和无电离层伪距观测值第二观测方程进行线性化得到；
对所述虚拟观测方程进行线性化得到所述虚拟观测方程的误差方程和法方程；
对所述误差方程和法方程进行求解，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差；
其中，无电离层载波观测值第二观测方程为：
Figure FDA0004188014300000011
无电离层伪距观测值第二观测方程为：
Figure FDA0004188014300000012
式中，
Figure FDA0004188014300000013
为第i个测站观测到的第j颗卫星验后载波观测值残差，
Figure FDA0004188014300000014
为第j颗卫星坐标在初始时刻的改正数，
Figure FDA0004188014300000021
为观测值对初始时刻卫星状态矢量的偏导数，c为光速，dtj、dti分别为在t时刻第j颗卫星的钟差的改正数、第i接收机的钟差的改正数，/>
Figure FDA0004188014300000022
Δztdi分别为第i个测站的天顶对流层延迟投影函数和改正数，k为卫星星体的x，y，z表面，/>
Figure FDA0004188014300000023
分别为观测值对相应卫星星体表面光学系数的偏导数，α、δ、ρ分别为太阳能电池板的吸收、漫反射系数、镜面反射，sp、Y0分别为太阳帆旋转延迟角的改正数和太阳帆板安装角度偏差，/>
Figure FDA0004188014300000024
Fsp、/>
Figure FDA0004188014300000025
分别为观测值为太阳帆板光压比例参数、太阳帆板旋转延迟、太阳帆板安装角度误差的偏导数，/>
Figure FDA0004188014300000026
为t时刻第i个测站观测到的第j颗卫星的GNSS载波观测值的模糊度的改正数，(dxpco,dypco,dzpco)为卫星PCO参数的改正数，αz、η为卫星至测站方向矢量在卫星星固系中的方位角和高度角，/>
Figure FDA0004188014300000027
为第i个测站观测到的第j颗卫星验前载波观测值残差，/>
Figure FDA0004188014300000028
为第i个测站观测到的第j颗卫星验后伪距观测值残差，/>
Figure FDA0004188014300000029
为第i个测站观测到的第j颗卫星验前伪距观测值残差。
2.根据权利要求1所述的卫星天线相位中心参数的计算方法，其特征在于，基于GNSS观测数据计算卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数，包括：
建立无电离层载波观测值第一观测方程和无电离层伪距观测值第一观测方程；
对所述无电离层载波观测值第一观测方程和所述无电离层伪距观测值第一观测方程进行线性化得到第一组合观测方程；
基于所述第一组合观测方程计算得到卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数。
3.根据权利要求2所述的卫星天线相位中心参数的计算方法，其特征在于，所述无电离层载波观测值第一观测方程为：
Figure FDA00041880143000000210
其中，
Figure FDA00041880143000000211
为第j颗卫星坐标在初始时刻的改正数，
Figure FDA00041880143000000212
为观测值对初始时刻卫星状态矢量的偏导数，dtj、dti分别为在t时刻第j颗卫星的钟差的改正数、第i接收机的钟差的改正数，/>
Figure FDA00041880143000000213
Δztdi分别为第i个测站的天顶对流层延迟投影函数和改正数，k为卫星星体的x，y，z表面，/>
Figure FDA0004188014300000031
分别为观测值对相应卫星星体表面光学系数的偏导数，/>
Figure FDA0004188014300000032
Fsp、/>
Figure FDA0004188014300000033
分别为观测值为太阳帆板光压比例参数、太阳帆板旋转延迟、太阳帆板安装角度误差的偏导数，Δsp、ΔY0分别为太阳帆旋转延迟角的改正数和太阳帆板安装角度偏差的改正数，/>
Figure FDA0004188014300000034
为第i个测站观测到的第j颗卫星验前载波观测值残差，/>
Figure FDA00041880143000000315
为第i个测站观测到的第j颗卫星验后载波观测值残差。
4.根据权利要求3所述的卫星天线相位中心参数的计算方法，其特征在于，所述无电离层伪距观测值第一观测方程为：
Figure FDA0004188014300000035
其中，
Figure FDA0004188014300000036
为第i个测站观测到的第j颗卫星验后伪距观测值残差，/>
Figure FDA0004188014300000037
为第i个测站观测到的第j颗卫星验前伪距观测值残差。
5.根据权利要求1所述的卫星天线相位中心参数的计算方法，其特征在于，所述基于所述PCO估计中误差，对所述PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值，包括：
基于所述PCO估计中误差，对所述PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值，所述卫星的最终PCO估计值的计算公式为：
Figure FDA0004188014300000038
/>
Figure FDA0004188014300000039
Figure FDA00041880143000000310
其中，
Figure FDA00041880143000000311
为卫星的最终PCO估计值，/>
Figure FDA00041880143000000312
为第i个PCO估计值，
Figure FDA00041880143000000313
分别为/>
Figure FDA00041880143000000314
对应的PCO估计中误差，n为卫星PCO参数的样本数目。
6.一种卫星天线相位中心参数的计算装置，其特征在于，包括：
计算单元，用于基于GNSS观测数据计算卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数；
约束单元，用于基于MGEX推荐的PCO值、所述光学参数和所述卫星状态矢量对卫星PCO计算方程中的待估参数进行约束，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差；
加权平均单元，用于基于所述PCO估计中误差，对所述PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值；
所述约束单元具体用于：
基于MGEX推荐的PCO值、所述光学参数和所述卫星状态矢量对第二组合观测方程中的待估参数进行约束，得到虚拟观测方程，所述第二组合观测方程通过对构建的无电离层载波观测值第二观测方程和无电离层伪距观测值第二观测方程进行线性化得到；
对所述虚拟观测方程进行线性化得到所述虚拟观测方程的误差方程和法方程；
对所述误差方程和法方程进行求解，得到卫星的PCO估计值和PCO估计中误差；
其中，无电离层载波观测值第二观测方程为：
Figure FDA0004188014300000041
无电离层伪距观测值第二观测方程为：
Figure FDA0004188014300000042
式中，
Figure FDA0004188014300000043
为第i个测站观测到的第j颗卫星验后载波观测值残差，
Figure FDA0004188014300000044
为第j颗卫星坐标在初始时刻的改正数，
Figure FDA0004188014300000045
为观测值对初始时刻卫星状态矢量的偏导数，c为光速，dtj、dti分别为在t时刻第j颗卫星的钟差的改正数、第i接收机的钟差的改正数，/>
Figure FDA0004188014300000046
Δztdi分别为第i个测站的天顶对流层延迟投影函数和改正数，k为卫星星体的x，y，z表面，/>
Figure FDA0004188014300000047
分别为观测值对相应卫星星体表面光学系数的偏导数，α、δ、ρ分别为太阳能电池板的吸收、漫反射系数、镜面反射，sp、Y0分别为太阳帆旋转延迟角的改正数和太阳帆板安装角度偏差，/>
Figure FDA0004188014300000048
Fsp、/>
Figure FDA0004188014300000049
分别为观测值为太阳帆板光压比例参数、太阳帆板旋转延迟、太阳帆板安装角度误差的偏导数，/>
Figure FDA0004188014300000051
为t时刻第i个测站观测到的第j颗卫星的GNSS载波观测值的模糊度的改正数，(dxpco,dypco,dzpco)为卫星PCO参数的改正数，αz、η为卫星至测站方向矢量在卫星星固系中的方位角和高度角，/>
Figure FDA0004188014300000052
为第i个测站观测到的第j颗卫星验前载波观测值残差，/>
Figure FDA0004188014300000053
为第i个测站观测到的第j颗卫星验后伪距观测值残差，/>
Figure FDA0004188014300000054
为第i个测站观测到的第j颗卫星验前伪距观测值残差。
7.根据权利要求6所述的卫星天线相位中心参数的计算装置，其特征在于，所述计算单元具体用于：
建立无电离层载波观测值第一观测方程和无电离层伪距观测值第一观测方程；
对所述无电离层载波观测值第一观测方程和所述无电离层伪距观测值第一观测方程进行线性化得到第一组合观测方程；
基于所述第一组合观测方程计算得到卫星状态矢量、星体面板和卫星太阳能帆板的光学参数。
8.根据权利要求6所述的卫星天线相位中心参数的计算装置，其特征在于，所述加权平均单元具体用于：
基于所述PCO估计中误差，对所述PCO估计值进行加权平均，得到卫星的最终PCO估计值，所述卫星的最终PCO估计值的计算公式为：
Figure FDA0004188014300000055
Figure FDA0004188014300000056
Figure FDA0004188014300000057
其中，
Figure FDA0004188014300000058
为卫星的最终PCO估计值，/>
Figure FDA0004188014300000059
为第i个PCO估计值，
Figure FDA00041880143000000510
分别为/>
Figure FDA00041880143000000511
对应的PCO估计中误差，n为卫星PCO参数的样本数目。/>
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