CN116299606A - 基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位方法及装置 - Google Patents

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CN116299606A CN202310107834.1A CN202310107834A CN116299606A CN 116299606 A CN116299606 A CN 116299606A CN 202310107834 A CN202310107834 A CN 202310107834A CN 116299606 A CN116299606 A CN 116299606A
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姜超
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杨福鑫
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Abstract

本申请公开了一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位方法及装置，属于卫星导航技术领域，通过卫星星历和原始观测量解算卫星电离层穿刺点位置和卫星垂直电离层总电子含量；然后筛选出临近卫星，利用与临近卫星相应的卫星电离层穿刺点位置和卫星垂直电离层总电子含量，建立电离层穿刺点临近函数模型和随机模型；最后构建基于电离层穿刺点临近约束的远海精密单点定位模型。本申请提供的精密单点定位方法及装置保证了远海区域PPP高精度定位性能，而且缩短了PPP初始化时间长，突破PPP收敛限制，实现远海区域PPP快速收敛。适用于远海区域高精度定位，提高了诸如钻井平台、航道测量、管道铺设、无人航运等远海应用领域的作业效率。

Description

基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位方法及装置
技术领域
本申请涉及一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位方法及装置，属于卫星导航技术领域。
背景技术
目前，精密单点定位方法(precise pointpositioning，PPP)是一种单站模式的定位技术，应用于全球广域定位，尤其在远海区域，然而电离层延时误差是制约PPP定位精度与收敛性能不断提升主要限制之一。目前，本领域中消除和抑制电力电离层延时误差的方法大致可以分为以下4种：方法1：采用消电离层组合，可完全消除电离层延时误差对PPP定位方法影响。方法2：采用Klobuchar模型消除电离层延时误差，该方法简单易行，可有效消除50％左右的电离层延时误差。方法3：采用全球电离层格网产品(Global IonosphereMap，GIM)消除电离层延迟误差，该方法基于全球稀疏基站网生成全球电离层产品，通常可消除80％左右的电离层延迟误差。方法4：采用局部电离层模型消除电离层误差，该方法适用于陆地或近海区域陆基基准站密集分布区域，可以较完全消除电离层延时误差。
但针对精密单点定位方法电离层延时误差处理问题，以上方法仍存在许多局限性。方法1只能获得模糊度浮点解，定位精度仅在亚米级，收敛时间往往较长。方法2消除电离层延时误差有限，不能解决PPP定位精度问题和收敛时间较长问题。方法3全球电离层格网产品精度仅为1到2TECU，虽然较方法2效果有所提升，但误差修正不完全，仍不能改善PPP定位及收敛性能。方法4在远海区域，没有密集陆基基准站网络，不能进行电离层局部区域建模，无法应用于远海PPP定位。
发明内容
本申请的目的在于提供一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位方法及装置，可以有效解决远海区域电离层延迟误差无法准确修正的问题，不仅保证了PPP高精度定位性能，而且有效大幅缩短了远海PPP初始化时长。
为实现上述目的，本申请第一方面提供了一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位方法，包括：
通过卫星星历和原始观测量计算各卫星位置坐标和接收机概略位置坐标；
基于上述各卫星位置坐标和上述接收机概略位置坐标计算各卫星的电离层穿刺点位置；
基于上述原始观测量，通过载波相位平滑伪距法获取各卫星的电离层垂直总电子含量；
对上述各卫星进行筛选得到若干临近卫星，然后基于与上述若干临近卫星相应的电离层穿刺点位置和电离层垂直总电子含量建立电离层穿刺点临近数学模型和随机模型，其中，上述临近卫星为电离层穿刺点临近的卫星；
基于上述电离层穿刺点临近数学模型和上述随机模型，构建附加临近卫星群电离层延迟约束的远海精密单点定位模型，通过上述远海精密单点定位模型实现对接收机的精密单点定位。
在一种实施方式中，上述原始观测量包括伪距原始观测量；
则上述通过卫星星历和原始观测量计算各卫星位置坐标和接收机概略位置坐标包括：
通过上述伪距原始观测量和上述卫星星历计算卫星位置坐标；
通过上述伪距原始观测量进行单点定位解算，获得接收机概略位置坐标。
在一种实施方式中，上述基于上述各卫星位置坐标和上述接收机概略位置坐标计算各卫星的电离层穿刺点位置包括：
基于上述各卫星位置坐标和上述接收机概略位置坐标计算各卫星的高度角和方位角；
通过各卫星的高度角和方位角计算各卫星的电离层穿刺点位置。
在一种实施方式中，上述原始观测量还包括：双频载波相位；
则上述基于上述原始观测量，通过载波相位平滑伪距法获取各卫星的电离层垂直总电子含量包括：
基于上述双频载波相位和上述伪距原始观测量构造无几何组合载波相位观测量和无几何组合伪距观测量，并通过载波相位平滑伪距法获取各卫星的电离层垂直总电子含量。
在一种实施方式中，上述对上述各卫星进行筛选并得到若干临近卫星包括：
基于上述电离层穿刺点位置判断各卫星是否穿刺点临近，若是，则将穿刺点临近的卫星作为临近卫星，其中，上述临近卫星的数量大于或等于1。
在一种实施方式中，上述基于与上述若干临近卫星相应的电离层穿刺点位置和电离层垂直总电子含量建立电离层穿刺点临近数学模型和随机模型包括：
建立上述电离层穿刺点临近数学模型为
ιn×1＝Hn×mαm×1+ε
兼顾建模误差的时空相关特性，构建与电离层穿刺点临近数学模型匹配最佳的随机模型为
D[ε]＝Qι
其中，ιn×1表示与上述若干临近卫星相应的电离层垂直总电子含量；αm×1表示电离层穿刺点临近数学模型m个参数；Hn×m表示对应的设计矩阵；ε为建模误差量；Qι表示对应的协方差。
在一种实施方式中，上述基于上述电离层穿刺点临近数学模型和上述随机模型，构建附加临近卫星群电离层延迟约束的远海精密单点定位模型包括：
基于上述电离层穿刺点临近数学模型和上述随机模型构建模型估计残差量；
结合上述伪距原始观测量和上述双频载波相位、对上述模型估计残差量进行变形操作得到上述远海精密单点定位模型。
本申请第二方面提供了一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位装置，包括：
第一计算模块，用于通过卫星星历和原始观测量计算各卫星位置坐标和接收机概略位置坐标；
第二计算模块，用于基于上述各卫星位置坐标和上述接收机概略位置坐标计算各卫星的电离层穿刺点位置；
第三计算模块，用于基于上述原始观测量，通过载波相位平滑伪距法获取各卫星的电离层垂直总电子含量；
模型构建模块，用于对上述各卫星进行筛选得到若干临近卫星，然后基于与上述若干临近卫星相应的电离层穿刺点位置和电离层垂直总电子含量建立电离层穿刺点临近数学模型和随机模型，其中，上述临近卫星为电离层穿刺点临近的卫星；
精密单点定位模块，用于基于上述电离层穿刺点临近数学模型和上述随机模型，构建附加临近卫星群电离层延迟约束的远海精密单点定位模型，通过上述远海精密单点定位模型实现对接收机的精密单点定位。
本申请第三方面提供了一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述第一方面或者上述第一方面的任一实施方式中的步骤。
本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面或者上述第一方面的任一实施方式中的步骤。
由上可见，本申请提供了一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位方法及装置，通过卫星星历和原始观测量解算卫星电离层穿刺点位置和卫星垂直电离层总电子含量；然后筛选出临近卫星，利用与临近卫星相应的卫星电离层穿刺点位置和卫星垂直电离层总电子含量，建立电离层穿刺点临近函数模型和随机模型；最后构建基于电离层穿刺点临近约束的远海精密单点定位模型。本申请提供的精密单点定位方法及装置不仅保证了远海区域PPP高精度定位性能，而且缩短了PPP初始化时间长，突破PPP收敛限制，实现远海区域PPP快速收敛。适用于远海区域高精度定位，提高了诸如钻井平台、航道测量、管道铺设、无人航运等远海应用领域的作业效率，提供了高效的远海高精度位置服务，有利于推进智慧海洋经济发展。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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一种精密单点定位方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种精密单点定位方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种精密单点定位装置的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其它情况下，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
下面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，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例一
本申请实施例提供了一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位方法，如图1和2所示，该精密单点定位方法包括：
步骤11：通过卫星星历和原始观测量计算各卫星位置坐标和接收机概略位置坐标；
其中，接收机概略位置坐标也称用户接收机概略位置坐标，首先获取用户接收机概略位置坐标，然后通过本申请实施例提供的精密单点定位方法进行解算，即可得到高精度的用户接收机位置。
可选的，上述原始观测量包括伪距原始观测量；
则上述通过卫星星历和原始观测量计算各卫星位置坐标和接收机概略位置坐标包括：
通过上述伪距原始观测量和上述卫星星历计算卫星位置坐标rs＝(xs,ys,zs)，s＝1，2，…n，其中rs代表编号为s的卫星位置，xs，ys，zs分别代表地心地固直角坐标系中卫星s的不同坐标轴坐标。
通过上述伪距原始观测量进行单点定位解算，获得接收机概略位置坐标，具体的，获得接收机概略位置坐标rr＝(xr,yr,zr)，其中rr代表编号为r的接收机概略位置，xr，yr，zr分别代表地心地固直角坐标系中接收机r的不同坐标轴坐标；然后，将地心地固直角坐标系坐标(xr,yr,zr)转化为大地坐标系坐标(φr,λr,hr)，其中，φr，λr，hr分别代表接收机r所在位置的经度、纬度和高度。
步骤12：基于上述各卫星位置坐标和上述接收机概略位置坐标计算各卫星的电离层穿刺点位置；
可选的，基于上述各卫星位置坐标和上述接收机概略位置坐标计算各卫星的高度角和方位角；然后通过各卫星的高度角和方位角计算每颗卫星的电离层穿刺点位置。
具体的，以卫星s为例，解算卫星s高度角和方位角的过程如下：
接收机与卫星地心地固直角坐标系视线向量
Figure BDA0004075747480000051
为：
Figure BDA0004075747480000052
以用户接收机概略位置坐标rr为站心坐标系原点建立站心坐标系，接收机与卫星地心地固直角坐标系视线向量
Figure BDA0004075747480000061
可转换为站心坐标系向量/>
Figure BDA0004075747480000062
则通过下式计算卫星s方位角/>
Figure BDA0004075747480000063
及高度角/>
Figure BDA00040757474800000615
Figure BDA0004075747480000064
其中，Er代表地心地固坐标系坐标向站心坐标系坐标转换矩阵。
获得每颗卫星高度角
Figure BDA0004075747480000065
和方位角/>
Figure BDA0004075747480000066
后，计算卫星s电离层穿刺点位置
Figure BDA0004075747480000067
具体解算过程如下：
卫星s在接收机处的天顶角z′为
Figure BDA0004075747480000068
卫星s在穿刺点处的天顶角z′为
Figure BDA0004075747480000069
其中，H代表电离层高度，一般为450km；
卫星s在穿刺点处的纬度φIPP为
Figure BDA00040757474800000610
其中，α＝z-z′；
当φr＞70°且
Figure BDA00040757474800000611
时，或当φr＜70°且
Figure BDA00040757474800000612
时，卫星s在穿刺点处的经度λIPP为
Figure BDA00040757474800000613
否则，卫星s在穿刺点处的经度λIPP为
Figure BDA00040757474800000614
步骤13：基于上述原始观测量，通过载波相位平滑伪距法获取各卫星的电离层垂直总电子含量；
可选的，上述原始观测量还包括：双频载波相位；
则上述基于上述原始观测量，通过载波相位平滑伪距法获取各卫星的电离层垂直总电子含量包括：
基于上述双频载波相位和上述伪距原始观测量构造无几何组合载波相位观测量和无几何组合伪距观测量，并通过载波相位平滑伪距法获取各卫星的电离层垂直总电子含量。
具体的，通过双频载波相位和伪距原始观测量，构造k历元无几何组合载波相位观测量
Figure BDA0004075747480000071
和无几何组合伪距观测量/>
Figure BDA0004075747480000072
采用载波相位平滑伪距法提取每颗卫星电离层垂直总电子含量/>
Figure BDA0004075747480000073
具体计算过程如下
Figure BDA0004075747480000074
其中，
Figure BDA0004075747480000075
代表求m个平滑历元平均值，RE代表地球半径为6371km，φ为相关系数为0.9782，/>
Figure BDA0004075747480000076
代表与卫星s频率相关的无几何电离层延迟因子，/>
Figure BDA0004075747480000077
和dr,GF分别代表接收机差分码偏差(Differential Code Bias，DCB)和卫星差分码偏差(DCB)，/>
Figure BDA0004075747480000078
代表电离层延迟误差噪声。
步骤14：对上述各卫星进行筛选得到若干临近卫星，然后基于与上述若干临近卫星相应的电离层穿刺点位置和电离层垂直总电子含量建立电离层穿刺点临近数学模型和随机模型，其中，上述临近卫星为电离层穿刺点临近的卫星；
可选的，上述对上述各卫星进行筛选并得到若干临近卫星包括：
基于上述电离层穿刺点位置判断各卫星是否穿刺点临近，若是，则将穿刺点临近的卫星作为临近卫星；否则，将该卫星(非穿刺点临近的卫星)作为非临近卫星，且该非临近卫星不参与后续电离层穿刺点临近数学模型的建立。其中，上述临近卫星的数量大于或等于1。当临近卫星的数量n大于1时，也将若干临近卫星称为含有n颗卫星的临近卫星组合。
可选的，上述基于与上述若干临近卫星相应的电离层穿刺点位置和电离层垂直总电子含量建立电离层穿刺点临近数学模型和随机模型包括：
根据n颗卫星电离层垂直总电子含量
Figure BDA0004075747480000081
建立上述电离层穿刺点临近数学模型为
ιn×1＝Hn×mαm×1+ε
兼顾建模误差的时空相关特性，构建与电离层穿刺点临近数学模型匹配最佳的随机模型为
D[ε]＝Qι
其中，ιn×1表示与n颗临近卫星相应的电离层垂直总电子含量；αm×1表示电离层穿刺点临近数学模型m个参数；Hn×m表示对应的设计矩阵，与卫星高度角、卫星方位角以及空间地理位置等因素相关；ε为建模误差量，与建模方法选择、拟合阶数、卫星临近程度、电离层活跃程度等因素相关；Qι表示对应的协方差。
步骤15：基于上述电离层穿刺点临近数学模型和上述随机模型，构建附加临近卫星群电离层延迟约束的远海精密单点定位模型，通过上述远海精密单点定位模型实现对接收机的精密单点定位。
可选的，上述基于上述电离层穿刺点临近数学模型和上述随机模型，构建附加临近卫星群电离层延迟约束的远海精密单点定位模型包括：
基于上述电离层穿刺点临近数学模型和上述随机模型构建模型估计残差量；
结合上述伪距原始观测量和上述双频载波相位、对上述模型估计残差量进行变形操作得到上述远海精密单点定位模型。
具体的，对于PPP用户而言，在不改变原有非组合PPP模型(传统PPP模型)估计参数架构的原则下，可采用模型估计残差量构建虚拟观测量策略，并将虚拟观测量策略与实际的原始观测量数据结合构建临近卫星群电离层延迟约束的远海精密单点定位模型，其中，模型估计残差量为：
Figure BDA0004075747480000082
其中，E与D分别表示期望与方差操作；
Figure BDA0004075747480000083
表示i卫星电离层穿刺点临近数学模型估计残差量；/>
Figure BDA0004075747480000091
Figure BDA0004075747480000092
对应i卫星电离层垂直总电子含量观测量的方差，I表示单位矩阵。
结合上述伪距原始观测量和上述双频载波相位以对上述模型估计残差量进行变形操作并得到上述远海精密单点定位模型为
Figure BDA0004075747480000093
Figure BDA0004075747480000094
其中，p＝{[p1,p2,…,pi,…,pn]T}，φ＝{[φ1,φ1,…,φi,…,φn]T}分别表示i卫星j频率伪距与载波相位观测量向量；n表示可用临近卫星总数目；en表示1n×1列向量；A是用户接收机坐标向量x的设计矩阵；Hτ代表经Saastamoinen对流层模型修正的垂直对流层分量τ所对应的Neill模型映射系数矩阵；μ＝{[μ1,μ1,…,μi,…,μn]T}，μi表示卫星i电离层比例系数，ι表示基于f1的对应卫星i的垂直电离层分量；Hι代表ι对应的倾斜映射系数；Λ＝diag{[λ1,λ1,…,λn]}，表示对应n颗临近卫星载波相位波长；N＝{[N1,N2,…,Nn]T}表示在n颗临近卫星模糊度；
Figure BDA0004075747480000095
Figure BDA0004075747480000096
对应卫星i伪距、载波相位、电离层垂直总电子含量观测量的方差；/>
Figure BDA0004075747480000097
表示为高度角加权系数。通过该远海精密单点定位模型，即可解算出高精度的用户接收机位置，实现对用户接收机的精密单点定位。
由上可见，本申请实施例提供了一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位方法，通过卫星星历和原始观测量解算卫星电离层穿刺点位置和卫星垂直电离层总电子含量；然后筛选出临近卫星，利用与临近卫星相应的卫星电离层穿刺点位置和卫星垂直电离层总电子含量，建立电离层穿刺点临近函数模型和随机模型；最后构建基于电离层穿刺点临近约束的远海精密单点定位模型。本申请实施例提供的精密单点定位方法不仅保证了远海区域PPP高精度定位性能，而且缩短了PPP初始化时间长，突破PPP收敛限制，实现远海区域PPP快速收敛。适用于远海区域高精度定位，提高了诸如钻井平台、航道测量、管道铺设、无人航运等远海应用领域的作业效率，提供了高效的远海高精度位置服务，有利于推进智慧海洋经济发展。
实施例二
本申请实施例提供了一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位装置，该精密单点定位装置的结构如图3所示，包括：第一计算模块21，第二计算模块22，第三计算模块23，模型构建模块24和精密单点定位模块25；
其中，第一计算模块21用于通过卫星星历和原始观测量计算各卫星位置坐标和接收机概略位置坐标；
第二计算模块22用于基于上述各卫星位置坐标和上述接收机概略位置坐标计算各卫星的电离层穿刺点位置；
第三计算模块23用于基于上述原始观测量，通过载波相位平滑伪距法获取各卫星的电离层垂直总电子含量；
模型构建模块24用于对上述各卫星进行筛选得到若干临近卫星，然后基于与上述若干临近卫星相应的电离层穿刺点位置和电离层垂直总电子含量建立电离层穿刺点临近数学模型和随机模型，其中，上述临近卫星为电离层穿刺点临近的卫星；
精密单点定位模块25用于基于上述电离层穿刺点临近数学模型和上述随机模型，构建附加临近卫星群电离层延迟约束的远海精密单点定位模型，通过上述远海精密单点定位模型实现对接收机的精密单点定位。
由上可见，本申请实施例提供了一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位装置，可用于远海区域高精度定位，通过卫星星历和原始观测量解算卫星电离层穿刺点位置和卫星垂直电离层总电子含量；然后筛选出临近卫星，利用与临近卫星相应的卫星电离层穿刺点位置和卫星垂直电离层总电子含量，建立电离层穿刺点临近函数模型和随机模型；最后构建基于电离层穿刺点临近约束的远海精密单点定位模型。本申请实施例提供的精密单点定位装置不仅保证了远海区域PPP高精度定位性能，而且缩短了PPP初始化时间长，突破PPP收敛限制，实现远海区域PPP快速收敛，提高了诸如钻井平台、航道测量、管道铺设、无人航运等远海应用领域的作业效率，提供了高效的远海高精度位置服务，有利于推进智慧海洋经济发展。
实施例三
本申请实施例提供了一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位装置，该装置包括存储器、处理器以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，其中，存储器用于存储软件程序以及模块，处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器和处理器通过总线连接。具体地，处理器通过运行存储在存储器的上述计算机程序时实现上述实施例一中的任一步骤。
应当理解，在本申请实施例中，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以包括只读存储器、快闪存储器和随机存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分或全部还可以包括非易失性随机存取存储器。
由上可见，本申请实施例提供的一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位装置，可用于远海区域高精度定位，通过卫星星历和原始观测量解算卫星电离层穿刺点位置和卫星垂直电离层总电子含量；然后筛选出临近卫星，利用与临近卫星相应的卫星电离层穿刺点位置和卫星垂直电离层总电子含量，建立电离层穿刺点临近函数模型和随机模型；最后构建基于电离层穿刺点临近约束的远海精密单点定位模型。本申请实施例提供的精密单点定位装置不仅保证了远海区域PPP高精度定位性能，而且缩短了PPP初始化时间长，突破PPP收敛限制，实现远海区域PPP快速收敛，提高了诸如钻井平台、航道测量、管道铺设、无人航运等远海应用领域的作业效率，提供了高效的远海高精度位置服务，有利于推进智慧海洋经济发展。
应当理解，上述集成的模块/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存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述计算机程序可存储于以计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。上述计算机可读介质可以包括：能够携带上述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，上述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将上述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块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。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
需要说明的是，上述实施例所提供的方法及其细节举例可结合至实施例提供的装置和设备中，相互参照，不再赘述。
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实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。这些功能究竟是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的方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置/设备实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以由另外的划分方式，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。
上述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，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位方法，其特征在于，包括：
通过卫星星历和原始观测量计算各卫星位置坐标和接收机概略位置坐标；
基于所述各卫星位置坐标和所述接收机概略位置坐标计算各卫星的电离层穿刺点位置；
基于所述原始观测量，通过载波相位平滑伪距法获取各卫星的电离层垂直总电子含量；
对所述各卫星进行筛选得到若干临近卫星，然后基于与所述若干临近卫星相应的电离层穿刺点位置和电离层垂直总电子含量建立电离层穿刺点临近数学模型和随机模型，其中，所述临近卫星为电离层穿刺点临近的卫星；
基于所述电离层穿刺点临近数学模型和所述随机模型，构建附加临近卫星群电离层延迟约束的远海精密单点定位模型，通过所述远海精密单点定位模型实现对接收机的精密单点定位。
2.如权利要求1所述的精密单点定位方法，其特征在于，所述原始观测量包括伪距原始观测量；
则所述通过卫星星历和原始观测量计算各卫星位置坐标和接收机概略位置坐标包括：
通过所述伪距原始观测量和所述卫星星历计算卫星位置坐标；
通过所述伪距原始观测量进行单点定位解算，获得接收机概略位置坐标。
3.如权利要求2所述的精密单点定位方法，其特征在于，所述基于所述各卫星位置坐标和所述接收机概略位置坐标计算各卫星的电离层穿刺点位置包括：
基于所述各卫星位置坐标和所述接收机概略位置坐标计算各卫星的高度角和方位角；
通过各卫星的高度角和方位角计算各卫星的电离层穿刺点位置。
4.如权利要求3所述的精密单点定位方法，其特征在于，所述原始观测量还包括：双频载波相位；
则所述基于所述原始观测量，通过载波相位平滑伪距法获取各卫星的电离层垂直总电子含量包括：
基于所述双频载波相位和所述伪距原始观测量构造无几何组合载波相位观测量和无几何组合伪距观测量，并通过载波相位平滑伪距法获取各卫星的电离层垂直总电子含量。
5.如权利要求4所述的精密单点定位方法，其特征在于，所述对所述各卫星进行筛选并得到若干临近卫星包括：
基于所述电离层穿刺点位置判断各卫星是否穿刺点临近，若是，则将穿刺点临近的卫星作为临近卫星，其中，所述临近卫星的数量大于或等于1。
6.如权利要求5所述的精密单点定位方法，其特征在于，所述基于与所述若干临近卫星相应的电离层穿刺点位置和电离层垂直总电子含量建立电离层穿刺点临近数学模型和随机模型包括：
建立所述电离层穿刺点临近数学模型为
ιn×1＝Hn×mαm×1+ε
兼顾建模误差的时空相关特性，构建与电离层穿刺点临近数学模型匹配最佳的随机模型为
D[ε]＝Qι
其中，ιn×1表示与所述若干临近卫星相应的电离层垂直总电子含量；αm×1表示电离层穿刺点临近数学模型m个参数；Hn×m表示对应的设计矩阵；ε为建模误差量；Qι表示对应的协方差。
7.如权利要求6所述的精密单点定位方法，其特征在于，所述基于所述电离层穿刺点临近数学模型和所述随机模型，构建附加临近卫星群电离层延迟约束的远海精密单点定位模型包括：
基于所述电离层穿刺点临近数学模型和所述随机模型构建模型估计残差量；
结合所述伪距原始观测量和所述双频载波相位、对所述模型估计残差量进行变形操作得到所述远海精密单点定位模型。
8.一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位装置，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于通过卫星星历和原始观测量计算各卫星位置坐标和接收机概略位置坐标；
第二计算模块，用于基于所述各卫星位置坐标和所述接收机概略位置坐标计算各卫星的电离层穿刺点位置；
第三计算模块，用于基于所述原始观测量，通过载波相位平滑伪距法获取各卫星的电离层垂直总电子含量；
模型构建模块，用于对所述各卫星进行筛选得到若干临近卫星，然后基于与所述若干临近卫星相应的电离层穿刺点位置和电离层垂直总电子含量建立电离层穿刺点临近数学模型和随机模型，其中，所述临近卫星为电离层穿刺点临近的卫星；
精密单点定位模块，用于基于所述电离层穿刺点临近数学模型和所述随机模型，构建附加临近卫星群电离层延迟约束的远海精密单点定位模型，通过所述远海精密单点定位模型实现对接收机的精密单点定位。
9.一种基于电离层穿刺点临近约束的精密单点定位装置，包括：存储器、处理器以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至7任一项所述方法的步骤。
10.一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程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
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