CN114740513B - 一种gnss定位方法及装置 - Google Patents

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CN114740513B CN202210546257.1A CN202210546257A CN114740513B CN 114740513 B CN114740513 B CN 114740513B CN 202210546257 A CN202210546257 A CN 202210546257A CN 114740513 B CN114740513 B CN 114740513B
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Abstract

本申请提供了一种GNSS定位方法及装置，涉及导航定位技术领域，具体为：获取观测数据、星历数据、全球电离层格网图文件以及卫星DCB产品；基于观测数据、星历数据和卫星DCB产品构建伪距观测方程和载波相位观测方程，基于全球电离层格网图文件构建电离层虚拟观测方程；基于当前历元的观测数据，确定最优权重，所述最优权重为电离层虚拟观测值与实际伪距及载波相位观测值之间的方差阵；基于伪距观测方程、载波相位观测方程和电离层虚拟观测方程形成的组合观测误差方程，利用最优权重解算接收机的位置参数。本申请提高了GNSS定位解算迭代速度和定位精度。

Description

一种GNSS定位方法及装置
技术领域
本申请涉及导航定位技术领域，尤其是涉及一种GNSS定位方法及装置。
背景技术
定位技术作为卫星导航的具体服务之一，得到了广泛应用。对定位精度也提出了越来越高的要求。其中，非差非组合精密单点定位（PPP）技术不仅可以获得精确的电离层延迟信息，而且可以通过引入外部的先验电离层虚拟观测值作为约束条件，加速位置参数的收敛，提高定位精度。
目前，引入外部电离层虚拟观测值进行精密单点定位时，并未获得良好的定位效果。主要原因是由于事后PPP通常使用全球电离层格网图（GIM）作为先验电离层虚拟观测值。而GIM在垂直方向上的精度约为2-8 TECU，利用GIM内插得到的电离层延迟精度与伪距观测值精度持平，若GIM权重过大会影响PPP定位效果。可见，电离层虚拟观测值与真实伪距/载波相位观测值间的确权问题直接影响到附加电离层约束非差非组合精密单点定位效果。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种GNSS定位方法及装置，以解决上述技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种GNSS定位方法，包括：
获取观测数据、星历数据、全球电离层格网图文件以及卫星DCB产品；
基于观测数据、星历数据和卫星DCB产品构建伪距观测方程和载波相位观测方程，基于全球电离层格网图文件构建电离层虚拟观测方程；
基于当前历元的观测数据，确定最优权重，所述最优权重为电离层虚拟观测值与实际伪距及载波相位观测值之间的方差阵；
基于伪距观测方程、载波相位观测方程和电离层虚拟观测方程形成的组合观测误差方程，利用最优权重解算接收机的位置参数。
进一步的，基于观测数据、星历数据和卫星DCB产品构建伪距观测方程和载波相位观测方程；包括：
从当前历元的观测数据中获取第j个频率的第m个卫星的观测数据；其中，
Figure P_220512143456739_739595001
，
Figure P_220512143456786_786442002
，
Figure P_220512143456803_803029003
为频率的个数；M为卫星个数；
基于第j个频率的第m个卫星的观测数据，构建第j个频率的第m个卫星的伪距观测方程：
Figure P_220512143456819_819143001
其中，
Figure P_220512143456850_850421001
为第j个频率的第m个卫星的伪距观测值；
Figure P_220512143456866_866066002
为接收机与第m个卫星的几何距离，其中，
Figure P_220512143456897_897333003
为接收机坐标；
Figure P_220512143456912_912925004
为第m个卫星坐标；
Figure P_220512143456944_944160005
为吸收了接收机伪距偏差的接收机钟差；
Figure P_220512143456959_959814006
为吸收了卫星伪距偏差的卫星钟差；c为光速；
Figure P_220512143456975_975409007
为对流层延迟；
Figure P_220512143457006_006827008
为第j个频率的电离层延迟放大因子：
Figure P_220512143457023_023784009
，
Figure P_220512143457039_039395010
为第1个频率，
Figure P_220512143457070_070640011
为第j个频率；
Figure P_220512143457086_086280012
为伪距观测的多路径效应误差；
Figure P_220512143457117_117518013
为伪距观测的未参数化与模型化的其它残余误差；满足：
Figure P_220512143457132_132781001
其中，
Figure P_220512143457164_164435001
为接收机仪器偏差，
Figure P_220512143457179_179996002
为第m个卫星的仪器偏差，从卫星DCB产品中获取到；
Figure P_220512143457212_212188003
为频率
Figure P_220512143457228_228336004
的第m个卫星的电离层延迟；
基于第j个频率的第m个卫星的观测数据，构建第j个频率的第m个卫星的载波相位观测方程：
Figure P_220512143457259_259136001
其中，
Figure P_220512143457305_305997001
为第j个频率的第m个卫星的载波相位观测值，
Figure P_220512143457337_337273002
为修正的频率
Figure P_220512143457369_369002003
的电离层延迟，
Figure P_220512143457399_399780004
为第j个频率的波长，
Figure P_220512143457435_435395005
为模糊度参数；
Figure P_220512143457466_466702006
为载波相位观测的多路径效应误差；
Figure P_220512143457497_497904007
为载波相位观测的未参数化与模型化的其它残余误差。进一步的，基于全球电离层格网图文件构建电离层虚拟观测方程，包括：
构建频率
Figure P_220512143457544_544818001
的第m个卫星的电离层虚拟观测方程：
Figure P_220512143457560_560440001
其中，
Figure P_220512143457609_609702001
为通过全球电离层格网图文件计算得到的频率
Figure P_220512143457641_641496002
的第m个卫星的电离层延迟；
Figure P_220512143457885_885599003
为
Figure P_220512143457916_916837004
对应的测量噪声。
进一步的，基于当前历元的观测数据，确定最优权重；包括：
根据电离层时空信息，确定当前历元中第m个卫星的电离层虚拟观测值初始方差
Figure P_220512143457979_979355001
：
Figure P_220512143457994_994993001
其中，
Figure P_220512143458053_053065001
为当前历元编号；
Figure P_220512143458083_083861002
为电离层虚拟观测量的初始方差；
Figure P_220512143458115_115108003
为随时间和空间变化而变化的先验方差；
Figure P_220512143458130_130747004
为第m个卫星的高度角；
Figure P_220512143458162_162442005
为接收机到第m个卫星连线方向上的电离层穿刺点的地理纬度；t为穿刺点处的当地时间；
根据M个初始方差构建初始电离层虚拟观测方差阵
Figure P_220512143458193_193715001
：
Figure P_220512143458226_226864001
确定电离层虚拟观测值与实际观测值之间的最优权因子K；
基于最优权因子K计算电离层虚拟观测值与实际伪距及载波相位观测值之间的方差阵
Figure P_220512143458258_258145001
：
Figure P_220512143458289_289399001
其中，
Figure P_220512143458320_320686001
为方差变化率，取值0.04
Figure P_220512143458336_336281002
；
Figure M_220512143458367_367555001
为当前历元观测时刻与初始观测时刻的时间间隔，单位为分钟；
确定
Figure P_220512143458398_398779001
为最优权重。
进一步的，确定电离层虚拟观测值与实际观测值之间的最优权因子
Figure M_220512143458431_431478001
；包括：
设置权因子K的初始值为1，以1为递增量进行逐次递增直至n，计算每个权因子K对应的当前历元的验后加权平方和
Figure P_220512143458447_447113001
；
将n个历元验后加权平方和的最小值对应的K作为最优权因子。
进一步的，基于伪距观测方程、载波相位观测方程和电离层虚拟观测方程形成的组合观测误差方程，利用最优权重解算接收机的位置参数，包括：
所述组合观测误差方程为：
Figure P_220512143458478_478384001
其中，
Figure P_220512143458509_509623001
为当前历元的观测向量：
Figure P_220512143458525_525280001
Figure P_220512143458556_556480002
为当前历元的观测矩阵；
Figure P_220512143458572_572133003
为待估参数向量；
Figure P_220512143458604_604293004
为服从正态分布的当前历元的观测误差，其均值和协方差矩阵分别为0和
Figure P_220512143458620_620444005
：
Figure P_220512143458636_636065001
其中，
Figure P_220512143458667_667317001
为伪距观测值方差阵，
Figure P_220512143458682_682970002
为载波相位观测值方差阵，均为
Figure P_220512143458714_714240003
的对角阵；
求解所述组合观测误差方程，得到待估参数向量
Figure P_220512143458729_729824001
。
进一步的，采用最小二乘参数求解所述组合观测误差方程，待估参数向量
Figure P_220512143458745_745432001
为：
Figure P_220512143458776_776719001
其中，
Figure P_220512143458792_792344001
为权矩阵；上标T代表矩阵转置。
第二方面，本申请实施例提供了一种GNSS定位装置，包括：
获取单元，用于获取观测数据、星历数据、全球电离层格网图文件以及卫星DCB产品；
观测方程构建单元，用于基于观测数据、星历数据和卫星DCB产品构建伪距观测方程和载波相位观测方程，基于全球电离层格网图文件构建电离层虚拟观测方程；
最优权重确定单元，用于基于当前历元的观测数据，确定最优权重，所述最优权重为电离层虚拟观测值与实际伪距及载波相位观测值之间的方差阵；
解算单元，用于基于伪距观测方程、载波相位观测方程和电离层虚拟观测方程形成的组合观测误差方程，利用最优权重解算接收机的位置参数。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上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本申请实施例的GNSS定位方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现本申请实施例的GNSS定位方法。
本申请提高了GNSS定位解算迭代速度和定位精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的GNSS定位方法的技术路线图；
图2为本申请实施例提供的GNSS定位方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的GNSS定位装置的功能结构图；
图4为本申请实施例提供的电子设备的结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
首先对本申请实施例的设计思想进行简单介绍。
目前，GNSS定位服务的应用范围越来越广泛。GNSS定位模型中的非差非组合模型因为其卫星、频点选取自由度高，可获得精确的电离层延迟信息，受到广泛应用。此外，还可以通过引入外部先验电离层虚拟观测值作为约束条件，加速位置参数的收敛。但目前并没有充分利用先验电离层虚拟观测值信息，还未达到有效加速收敛的效果。
针对上述技术问题，本申请将全球电离层格网图（GIM）作为先验电离层虚拟观测值，综合考虑电离层时空信息，采用动态定权方法与逐步松弛方法进行电离层虚拟观测值与实际观测值间的合理定权，实现虚拟观测值价值的最大利用，最终实现提升定位精度与收敛速度的目的。
如图1所示，本申请的技术路线为：首先获取GNSS卫星播发的星历数据、接收机实时观测数据、CODE发布的全球电离层格网图GIM文件。其次，构建附有电离层约束的非差非组合模型，实现定位解算的基础环境建立。然后，综合考虑电离层时空特性，采用单历元动态定权、随时间逐渐降权方法，确定电离层虚拟观测值与实际伪距/载波相位观测值之间的合理权重，实现电离层虚拟观测值与实际伪距/载波相位观测值之间合理定权；最后进行高精度定位解算，实现保证定位精度的同时提高收敛速度。
本申请确定电离层虚拟观测值与实际伪距/载波相位观测值之间的合理权重，实现最大限度利用电离层虚拟观测值的价值，实现了定位结果精度改善、收敛速度提升，用户更快获得高精度定位结果。
本申请的方法易于程序实现，数据获取容易，覆盖范围广，实用性强，可配合GNSS定位服务应用在各种场景，有效提升GNSS定位服务性能。
在介绍了本申请实施例的应用场景和设计思想之后，下面对本申请实施例提供的技术方案进行说明。
如图2所示，本申请实施例提供了一种GNSS定位方法，包括：
步骤101：获取观测数据、星历数据、全球电离层格网图文件以及卫星DCB产品；
获取GNSS播发的星历数据、接收机实时观测数据、CODE发布的全球电离层格网图GIM文件与卫星DCB (Differential CodeBias，差分码偏差)产品、MGEX提供的多系统卫星DCB产品。
步骤102：基于观测数据、星历数据和卫星DCB产品构建伪距观测方程和载波相位观测方程，基于全球电离层格网图文件构建电离层虚拟观测方程；
从获取的星历数据和观测数据建立伪距观测方程、载波相位观测方程，从获取的全球电离层格网图GIM文件建立电离层虚拟观测方程；从获取的卫星DCB产品对卫星端DCB进行改正。本申请实施例将改进的非差非组合精密单点定位模型与电离层虚拟观测方程结合，构建附加电离层约束的非差非组合模型，实现定位解算的基础环境建立。
在本实施例中，从当前历元的观测数据中获取第j个频率的第m个卫星的观测数据；其中，
Figure P_220512143458811_811328001
，
Figure P_220512143458844_844525002
，
Figure P_220512143458860_860670003
为频率的个数；M为卫星个数；
构建GNSS定位模型，包括：伪距观测方程、载波相位观测方程和电离层虚拟观测方程；
基于第j个频率的第m个卫星的观测数据，构建第j个频率的第m个卫星的伪距观测方程：
Figure P_220512143458876_876289001
其中，
Figure P_220512143458907_907540001
为第j个频率的第m个卫星的伪距观测值；
Figure P_220512143458938_938830002
为接收机与第m个卫星的几何距离，其中，
Figure P_220512143458954_954421003
为接收机坐标；
Figure P_220512143458985_985678004
为第m个卫星坐标；
Figure P_220512143459001_001299005
为吸收了接收机伪距偏差的接收机钟差；
Figure P_220512143459017_017872006
为吸收了卫星伪距偏差的卫星钟差；c为光速；
Figure P_220512143459034_034004007
为对流层延迟；
Figure P_220512143459065_065265008
为第j个频率的电离层延迟放大因子：
Figure P_220512143459080_080910009
，
Figure P_220512143459096_096516010
为第1个频率，
Figure P_220512143459127_127793011
为第j个频率；
Figure P_220512143459143_143380012
为伪距观测的多路径效应误差；
Figure P_220512143459159_159012013
为伪距观测的未参数化与模型化的其它残余误差；满足：
Figure P_220512143459190_190294001
其中，
Figure P_220512143459224_224439001
为接收机仪器偏差，
Figure P_220512143459240_240080002
为第m个卫星的仪器偏差，从卫星DCB产品中获取到；
Figure P_220512143459255_255779003
为频率
Figure P_220512143459287_287410004
的第m个卫星的电离层延迟；
基于第j个频率的第m个卫星的观测数据，构建第j个频率的第m个卫星的载波相位观测方程：
Figure P_220512143459302_302576001
其中，
Figure P_220512143459333_333832001
为第j个频率的第m个卫星的载波相位观测值，
Figure P_220512143459365_365073002
为修正的频率
Figure P_220512143459380_380703003
的电离层延迟，
Figure P_220512143459396_396357004
为第j个频率的波长，
Figure P_220512143459429_429514005
为模糊度参数；
Figure P_220512143459445_445146006
为载波相位观测的多路径效应误差；
Figure P_220512143459460_460784007
为载波相位观测的未参数化与模型化的其它残余误差。
基于全球电离层格网图文件构建电离层虚拟观测方程，包括：
构建频率
Figure P_220512143459492_492018001
的第m个卫星的电离层虚拟观测方程：
Figure P_220512143459507_507655001
其中，
Figure P_220512143459538_538899001
为通过全球电离层格网图文件计算得到的频率
Figure P_220512143459570_570137002
的第m个卫星的电离层延迟；
Figure P_220512143459585_585794003
为
Figure P_220512143459618_618480004
对应的测量噪声。
本申请实施例通过内插得到穿刺点（IPP）处对应的VTEC，使用三角函数型投影函数将IPP处VTEC转化为站星方向上的电子含量STEC，并将STEC作为虚拟观测量引入平差系统，进行附加电离层约束的非差非组合PPP解算。
步骤103：基于当前历元的观测数据，确定最优权重，所述最优权重为电离层虚拟观测值与实际伪距及载波相位观测值之间的方差阵；
使用步骤102中的GNSS定位模型进行解算时，需要确定电离层虚拟观测值与实际伪距/载波观测之间的权重。本申请首先通过电离层时空信息确定电离层虚拟观测值与实际伪距/载波观测值之间的初始权重，然后设置同步阀的权因子结合验后残差加权平方和最小，确定电离层虚拟观测值与实际伪距/载波观测值之间的最优权重，最后根据定位解算特点使电离层虚拟观测值权重随时间减少，实现提高收敛速度的同时保证定位精度。
具体的，该步骤包括：
根据电离层时空信息，确定当前历元中第m个卫星的电离层虚拟观测值初始方差
Figure P_220512143459650_650266001
：
Figure P_220512143459681_681470001
其中，
Figure P_220512143459728_728378001
为当前历元编号；
Figure P_220512143459759_759646002
为电离层虚拟观测量的初始方差；
Figure P_220512143459775_775252003
为随时间和空间变化而变化的先验方差；
Figure P_220512143459807_807447004
为第m个卫星的高度角；
Figure P_220512143459839_839193005
为接收机到第m个卫星连线方向上的电离层穿刺点的地理纬度；t为穿刺点处的当地时间；
根据M个初始方差构建初始电离层虚拟观测方差阵
Figure P_220512143459854_854858001
：
Figure P_220512143459886_886066001
确定电离层虚拟观测值与实际观测值之间的最优权因子K；
基于最优权因子K计算电离层虚拟观测值与实际伪距及载波相位观测值之间的方差阵
Figure P_220512143459917_917316001
：
Figure P_220512143459948_948577001
其中，
Figure P_220512143459964_964199001
为方差变化率，取值0.04
Figure P_220512143459995_995447002
；
Figure M_220512143500028_028696001
为当前历元观测时刻与初始观测时刻的时间间隔，单位为分钟；
其中，确定电离层虚拟观测值与实际观测值之间的最优权因子K；包括：
设置权因子K的初始值为1，以1为递增量进行逐次递增直至n，计算每个权因子K对应的当前历元的验后加权平方和
Figure P_220512143500044_044756001
（该值的计算方法为现有技术，在此不进行详述）；将n个历元验后加权平方和的最小值对应的K作为最优权因子。此时对应的
Figure P_220512143500076_076037002
即为最优权重。一般情况下，3～5次即可获得最优权重
Figure P_220512143500091_091666003
。
步骤104：基于伪距观测方程、载波相位观测方程和电离层虚拟观测方程形成的组合观测误差方程，解算接收机的位置参数。
所述组合观测误差方程为：
Figure P_220512143500122_122941001
其中，
Figure P_220512143500154_154185001
为当前历元的观测向量：
Figure P_220512143500185_185409001
Figure P_220512143500217_217613002
为当前历元的观测矩阵；
Figure P_220512143500249_249392003
为待估参数向量；
Figure P_220512143500265_265022004
为服从正态分布的当前历元的观测误差，其均值和协方差矩阵分别为0和
Figure P_220512143500296_296256005
：
Figure P_220512143500358_358741001
其中，
Figure P_220512143500389_389975001
为伪距观测值方差阵，
Figure P_220512143500423_423181002
为载波相位观测值方差阵，均为
Figure P_220512143500438_438840003
的对角阵；一般情况下，
Figure P_220512143500470_470071004
对角线上的值均为常数0.03，
Figure P_220512143500485_485702005
为单位阵。
采用最小二乘参数求解所述组合观测误差方程，待估参数向量
Figure P_220512143500516_516941001
为：
Figure P_220512143500548_548218001
其中，
Figure P_220512143500579_579449001
为权矩阵；上标T代表矩阵转置。
基于上述实施例，本申请实施例提供了一种GNSS定位装置，参阅图3所示，本申请实施例提供的GNSS定位装置200至少包括：
获取单元201，用于获取观测数据、星历数据、全球电离层格网图文件以及卫星DCB产品；
观测方程构建单元202，用于基于观测数据、星历数据和卫星DCB产品构建伪距观测方程和载波相位观测方程，基于全球电离层格网图文件构建电离层虚拟观测方程；
最优权重确定单元203，用于基于当前历元的观测数据，确定最优权重，所述最优权重为电离层虚拟观测值与实际伪距及载波相位观测值之间的方差阵；
解算单元204，用于基于伪距观测方程、载波相位观测方程和电离层虚拟观测方程形成的组合观测误差方程，利用最优权重解算接收机的位置参数。
需要说明的是，本申请实施例提供的GNSS定位装置200解决技术问题的原理与本申请实施例提供的GNSS定位方法相似，因此，本申请实施例提供的GNSS定位装置200的实施可以参见本申请实施例提供的GNSS定位方法的实施，重复之处不再赘述。
如图4所示，本申请实施例提供的电子设备300至少包括：处理器301、存储器302和存储在存储器302上并可在处理器301上运行的计算机程序，处理器301执行计算机程序时实现本申请实施例提供的GNSS定位方法。
本申请实施例提供的电子设备300还可以包括连接不同组件（包括处理器301和存储器302）的总线303。其中，总线303表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线、外围总线、局域总线等。
存储器302可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存储器（RandomAccess Memory，RAM）3021和/或高速缓存存储器3022，还可以进一步包括只读存储器（ReadOnly Memory，ROM）3023。
存储器302还可以包括具有一组（至少一个）程序模块3025的程序工具3024，程序模块3025包括但不限于：操作子系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
电子设备300也可以与一个或多个外部设备304（例如键盘、遥控器等）通信，还可以与一个或者多个使得用户能与电子设备300交互的设备通信（例如手机、电脑等），和/或，与使得电子设备300与一个或多个其它电子设备300进行通信的任何设备（例如路由器、调制解调器等）通信。这种通信可以通过输入/输出（Input /Output，I/O）接口305进行。并且，电子设备300还可以通过网络适配器306与一个或者多个网络（例如局域网（Local AreaNetwork，LAN），广域网（Wide Area Network，WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图4所示，网络适配器306通过总线303与电子设备300的其它模块通信。应当理解，尽管图4中未示出，可以结合电子设备300使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列（Redundant Arrays of IndependentDisks，RAID）子系统、磁带驱动器以及数据备份存储子系统等。
需要说明的是，图4所示的电子设备300仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现本申请实施例提供的GNSS定位方法。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (9)

1.一种GNSS定位方法，其特征在于，包括：
获取观测数据、星历数据、全球电离层格网图文件以及卫星DCB产品；
基于观测数据、星历数据和卫星DCB产品构建伪距观测方程和载波相位观测方程，基于全球电离层格网图文件构建电离层虚拟观测方程；
基于当前历元的观测数据，确定最优权重，所述最优权重为电离层虚拟观测值与实际伪距及载波相位观测值之间的方差阵；
基于伪距观测方程、载波相位观测方程和电离层虚拟观测方程形成的组合观测误差方程，利用最优权重解算接收机的位置参数；
基于当前历元的观测数据，确定最优权重；包括：
根据电离层时空信息，确定当前历元中第m个卫星的电离层虚拟观测值初始方差
Figure P_220720141900497_497703001
：
Figure P_220720141900528_528947001
其中，
Figure P_220720141900575_575830001
为当前历元编号；
Figure P_220720141900607_607081002
为电离层虚拟观测量的初始方差；
Figure P_220720141900622_622705003
为随时间和空间变化而变化的先验方差；
Figure P_220720141900653_653941004
为第m个卫星的高度角；
Figure P_220720141900672_672948005
为接收机到第m个卫星连线方向上的电离层穿刺点的地理纬度；t为穿刺点处的当地时间；
根据M个初始方差构建初始电离层虚拟观测方差阵
Figure P_220720141900689_689103001
：
Figure P_220720141900720_720361001
确定电离层虚拟观测值与实际观测值之间的最优权因子K；
基于最优权因子K计算电离层虚拟观测值与实际伪距及载波相位观测值之间的方差阵
Figure P_220720141900751_751598001
：
Figure P_220720141900782_782846001
其中，
Figure P_220720141900798_798497001
为方差变化率，取值0.04
Figure P_220720141900829_829742002
；
Figure M_220720141900845_845355001
为当前历元观测时刻与初始观测时刻的时间间隔，单位为分钟；
确定
Figure P_220720141900880_880523001
为最优权重。
2.根据权利要求1所述的GNSS定位方法，其特征在于，基于观测数据、星历数据和卫星DCB产品构建伪距观测方程和载波相位观测方程；包括：
从当前历元的观测数据中获取第j个频率的第m个卫星的观测数据；其中，
Figure P_220720141900912_912238001
，
Figure P_220720141900927_927876002
，
Figure P_220720141900943_943526003
为频率的个数；M为卫星个数；
基于第j个频率的第m个卫星的观测数据，构建第j个频率的第m个卫星的伪距观测方程：
Figure P_220720141900974_974740001
其中，
Figure P_220720141901005_005566001
为第j个频率的第m个卫星的伪距观测值；
Figure P_220720141901036_036787002
为接收机与第m个卫星的几何距离，其中，
Figure P_220720141901052_052870003
为接收机坐标；
Figure P_220720141901086_086564004
为第m个卫星坐标；
Figure P_220720141901102_102192005
为吸收了接收机伪距偏差的接收机钟差；
Figure P_220720141901133_133449006
为吸收了卫星伪距偏差的卫星钟差；c为光速；
Figure P_220720141901149_149077007
为对流层延迟；
Figure P_220720141901180_180325008
为第j个频率的电离层延迟放大因子：
Figure P_220720141901195_195936009
，
Figure P_220720141901227_227191010
为第1个频率，
Figure P_220720141901242_242837011
为第j个频率；
Figure P_220720141901275_275005012
为伪距观测的多路径效应误差；
Figure P_220720141901290_290709013
为伪距观测的未参数化与模型化的其它残余误差；
Figure P_220720141901322_322431001
其中，
Figure P_220720141901353_353654001
为接收机仪器偏差，
Figure P_220720141901369_369287002
为第m个卫星的仪器偏差，从卫星DCB产品中获取到；
Figure P_220720141901400_400563003
为频率
Figure P_220720141901431_431782004
的第m个卫星的电离层延迟；
基于第j个频率的第m个卫星的观测数据，构建第j个频率的第m个卫星的载波相位观测方程：
Figure P_220720141901447_447424001
其中，
Figure P_220720141901519_519688001
为第j个频率的第m个卫星的载波相位观测值，
Figure P_220720141901550_550916002
为第j个频率的波长，
Figure P_220720141901582_582172003
为模糊度参数；
Figure P_220720141901613_613434004
为载波相位观测的多路径效应误差；
Figure P_220720141901660_660303005
为载波相位观测的未参数化与模型化的其它残余误差。
3.根据权利要求2所述的GNSS定位方法，其特征在于，基于全球电离层格网图文件构建电离层虚拟观测方程，包括：
构建频率
Figure P_220720141901694_694486001
的第m个卫星的电离层虚拟观测方程：
Figure P_220720141901741_741376001
其中，
Figure P_220720141901772_772595001
为通过全球电离层格网图文件计算得到的频率
Figure P_220720141901803_803848002
的第m个卫星的电离层延迟；
Figure P_220720141901835_835100003
为
Figure P_220720141901850_850726004
对应的测量噪声。
4.根据权利要求3所述的GNSS定位方法，其特征在于，确定电离层虚拟观测值与实际观测值之间的最优权因子
Figure M_220720141901888_888315001
；包括：
设置权因子K的初始值为1，以1为递增量进行逐次递增直至n，计算每个权因子K对应的当前历元的验后加权平方和
Figure P_220720141901919_919579001
；
将n个历元验后加权平方和的最小值对应的K作为最优权因子。
5.根据权利要求3所述的GNSS定位方法，其特征在于，基于伪距观测方程、载波相位观测方程和电离层虚拟观测方程形成的组合观测误差方程，利用最优权重解算接收机的位置参数，包括：
所述组合观测误差方程为：
Figure P_220720141901935_935208001
其中，
Figure P_220720141901966_966448001
为当前历元的观测向量：
Figure P_220720141901997_997711001
Figure P_220720141902028_028956001
为当前历元的观测矩阵；
Figure P_220720141902060_060198002
为待估参数向量；
Figure P_220720141902079_079694003
为服从正态分布的当前历元的观测误差，其均值和协方差矩阵分别为0和
Figure P_220720141902111_111490004
：
Figure P_220720141902142_142715001
其中，
Figure P_220720141902173_173981001
为伪距观测值方差阵，
Figure P_220720141902205_205228002
为载波相位观测值方差阵，均为
Figure P_220720141902236_236480003
的对角阵；
求解所述组合观测误差方程，得到待估参数向量
Figure P_220720141902270_270123001
。
6.根据权利要求5所述的GNSS定位方法，其特征在于，采用最小二乘参数求解所述组合观测误差方程，待估参数向量
Figure P_220720141902286_286235001
为：
Figure P_220720141902317_317517001
其中，
Figure P_220720141902348_348770001
为权矩阵；上标T代表矩阵转置。
7.一种GNSS定位装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取观测数据、星历数据、全球电离层格网图文件以及卫星DCB产品；
观测方程构建单元，用于基于观测数据、星历数据和卫星DCB产品构建伪距观测方程和载波相位观测方程，基于全球电离层格网图文件构建电离层虚拟观测方程；
最优权重确定单元，用于基于当前历元的观测数据，确定最优权重，所述最优权重为电离层虚拟观测值与实际伪距及载波相位观测值之间的方差阵；
解算单元，用于基于伪距观测方程、载波相位观测方程和电离层虚拟观测方程形成的组合观测误差方程，利用最优权重解算接收机的位置参数；
基于当前历元的观测数据，确定最优权重；包括：
根据电离层时空信息，确定当前历元中第m个卫星的电离层虚拟观测值初始方差
Figure P_220720141902380_380046001
：
Figure P_220720141902411_411313001
其中，
Figure P_220720141902458_458152001
为当前历元编号；
Figure P_220720141902491_491363002
为电离层虚拟观测量的初始方差；
Figure P_220720141902522_522599003
为随时间和空间变化而变化的先验方差；
Figure P_220720141902553_553897004
为第m个卫星的高度角；
Figure P_220720141902585_585120005
为接收机到第m个卫星连线方向上的电离层穿刺点的地理纬度；t为穿刺点处的当地时间；
根据M个初始方差构建初始电离层虚拟观测方差阵
Figure P_220720141902631_631975001
：
Figure P_220720141902666_666121001
确定电离层虚拟观测值与实际观测值之间的最优权因子K；
基于最优权因子K计算电离层虚拟观测值与实际伪距及载波相位观测值之间的方差阵
Figure P_220720141902713_713525001
：
Figure P_220720141902760_760380001
其中，
Figure P_220720141902791_791643001
为方差变化率，取值0.04
Figure P_220720141902822_822904002
；
Figure M_220720141902838_838512001
为当前历元观测时刻与初始观测时刻的时间间隔，单位为分钟；
确定
Figure P_220720141902875_875104001
为最优权重。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上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如权利要求1-6任一项所述的GNSS定位方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的GNSS定位方法。
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