CN117665871A - 一种载波距支持下的gnss非差固定解精密钟差确定方法 - Google Patents

一种载波距支持下的gnss非差固定解精密钟差确定方法 Download PDF

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CN117665871A CN202311654886.7A CN202311654886A CN117665871A CN 117665871 A CN117665871 A CN 117665871A CN 202311654886 A CN202311654886 A CN 202311654886A CN 117665871 A CN117665871 A CN 117665871A
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Abstract

本发明属于导航定位技术领域，公开了一种载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，在IGS的数据中心下载到Multi‑GNSS数据后，通过Turboedit方法探测RINEXO文件中的周跳信息并剔除粗差，随后，利用矫正后的GNSS数据进行传统的Multi‑GNSS精密定轨，在浮点解收敛之后，再计算双差模糊度固定解，然后，利用高精度非差无电离层组合模糊度和宽巷整周模糊度逐历元解算卫星端和接收机端窄巷UPD，由此得到所有成功固定弧段的载波距观测值，最后，估计的载波距观测值将被再次用于构建观测方程进行最小二乘参数估计，实现非差固定解定轨估钟的解算。本发明可提高多系统导航卫星精密钟差确定的精度和可靠性，提升GNSS大网解算和GNSS估钟等的计算效率。

Description

一种载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法
技术领域
本发明属于导航定位技术领域，特别涉及一种载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法。
背景技术
目前全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite Systems，GNSS)正朝着多频多系统集成的方向快速发展，高精度高可靠性的GNSS卫星轨道和钟差产品是扩展GNSS精密应用的重要前提。
由于载波相位观测值中未校准相位延迟(uncalibratedphase delay，UPD)和模糊度线性相关，卫星钟差估计模型中的模糊度参数会吸收卫星端和接收机端的UPD参数，导致实际估计非差模糊度参数失去了其整周特性，因此目前大部分国际卫星全球定位服务(International GPS Service，IGS)提供卫星钟差产品均是浮点解，精度相对较低并且不能满足GNSS精密应用的需要。同时，由于卫星原子钟易受到空间环境噪声以及卫星钟本身频移的影响，卫星钟差的变化非常复杂难以对其精确建模进行预报，因此卫星钟差的长期预报精度不高，需要根据地面实测数据进行实时估计，计算时必须每个历元都解算卫星钟差参数，特别是近几年Multi-GNSS卫星的数量正逐年增加，使得待估参数数量大大增加，卫星钟差的计算效率不高，这是实时估计GNSS精密卫星钟差一直未能很好解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，提高多系统导航卫星精密钟差确定的精度和可靠性，提升GNSS大网解算和GNSS估钟等的计算效率。
本发明采取的技术方案是一种载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，包括以下步骤：
S1，数据准备与预处理；
S2，Multi-GNSS精密定轨；
S3，固定双差模糊度；
S4，非差模糊度固定；
S5，非差模糊度固定解的精密定轨估钟。
进一步地，所述S1的具体步骤包括：
S11，从IGS的数据中心下载Multi-GNSS的导航星历和观测值，准备IGS天线文件、IGS测站坐标周解文件、差分码偏差文件；
S12，检查各个GNSS系统导航星历的连续性，并合并为多系统混合星历；
S13，利用得到的混合星历，通过Turboedit方法探测RINEXO文件中的周跳信息并剔除粗差；
S14，通过MW组合计算宽巷模糊度。
进一步地，所述S13中，Turboedit方法主要包含两部分，即分别组成Melbourne-Wübbena组合和GF组合进行周跳探测和粗差剔除。
进一步地，所述S2的具体步骤包括：
S21，从导航星历中获得每颗卫星在参考时刻的位置和速度，并从全部定轨弧长的导航星历中拟合出力模型参数的初始值；
S22，输入卫星初轨信息、GNSS观测值、天线信息、测站坐标、差分码偏差进行最小二乘解算；
S23，在浮点解最小二乘迭代中，固定ERP参数；
S24，在参数估计更新卫星的初轨信息之后，通过轨道积分更新卫星的位置和速度，并提取卫星钟差和接收机钟差作为下一次参数估计的初始值；
S25，通过分析参数估计的相位和伪距残差信息，剔除掉短弧段和粗差，根据残差结果判断是否进行下一次迭代。
进一步地，所述S22中，最小二乘解算的GPS+GLONASS+北斗+Galileo四系统联合定轨的观测方程为：
式中，G、R、C、E分别代表GPS、GLONASS、北斗和Galileo系统；上标k代表GLONASS的频率号；l和p分别表示相位和伪距观测值的观测值减去模型计算值；表示接收机到卫星的单位向量；Φ(t,t0)为卫星从参考时刻t0到当前时刻t的状态转移矩阵；表示卫星的t0时刻初始状态的改正数；rr表示测站位置的改正数；为GLONASS相对于GPS的接收机钟偏差；ISBGC为北斗相对于GPS的接收机钟偏差；ISBGE为Galileo相对于GPS的接收机钟偏差；和分别为吸收了伪距硬件延迟的接收机和卫星端钟差参数；表示吸收了相位偏差与钟差伪距基准的IF组合相位模糊度参数；表示对流层投影函数；Zr表示对流层在测站天顶方向的湿延迟；λIF,s为无电离层组合波长；为相位无电离层组合的噪声；为伪距无电离层组合的噪声。
进一步地，所述S3中，固定双差模糊度即在浮点解收敛之后，计算双差模糊度固定解，同时，估计宽巷UDP。
进一步地，计算双差模糊度固定解的具体步骤包括：
S31，在不同测站和不同卫星间组成双差模糊度，选择其中优质的独立基线，通过取整法固定其双差模糊度；
S32，将整周双差模糊度作为虚拟观测方程并给予很高的权叠加到最小二乘估计的法方程中，实现双差模糊度固定解，并同时得到高精度的非差无电离层组合模糊度。
进一步地，解算卫星端和接收机端的宽巷UPD，然后通过取整的方式得到宽巷整周模糊度：
式中，和表示接收机端和卫星端宽巷UPD的估计值；表示宽巷模糊度。
进一步地，所述S4的具体步骤包括：
S41，利用从S3中得到的高精度非差无电离层组合模糊度和宽巷整周模糊度，计算出每个测站每颗卫星的窄巷模糊度；
S42，逐历元解算卫星端和接收机端窄巷UPD，同时在浮点窄巷模糊度中扣除UPD，再利用取整法固定为整数，置信度大于99.9％时接受固定结果；
S43，利用前面步骤得到的观测值弧段信息，如果一个弧段有60％的历元都成功固定，且固定到同一个值，则将该弧段的模糊度固定为这个值，由此得到所有成功固定弧段的载波距观测值，没有固定的弧段保持原状。
进一步地，所述S41中，计算窄巷模糊度的公式为：
式中，分别表示双频相位观测值的模糊度；f1、f2分别为双频观测值的频率；表示宽巷模糊度；λIF表示无电离层组合波长；表示吸收了相位偏差与钟差伪距基准的IF组合相位模糊度参数。
进一步地，所述S42中，逐历元解算卫星端和接收机端窄巷UPD的观测方程为：
式中，表示模糊度的小数部分；RiG、RiR、RiC和RiE表示四系统接收机端UPD的系数矩阵；Sj为卫星端UPD的系数矩阵；μG、μR、dC和dE分别为四系统接收机端UPD，μS对应不同卫星的卫星端UPD。
进一步地，所述S5的具体步骤包括：
S51，利用S4中得到的载波距观测值进行最小二乘参数估计；
S52，进行非差固定解定轨的解算；
S53，通过轨道积分得到非差固定解的卫星轨道产品；
S54，将轨道固定，参数估计的采样率从300s改为30s，估计30s采样率的整数钟；
S55，最后服务端输出的产品是非差固定解的精密轨道、30s采样率的整数钟以及配合整数钟使用的宽巷UPD。
进一步地，获取的基于载波距的Multi-GNSS精密定轨观测方程为：
式中，G、R、C、E分别代表GPS、GLONASS、北斗和Galileo系统；上标k代表GLONASS的频率号；l和p分别表示相位和伪距观测值的观测值减去模型计算值；表示接收机到卫星的单位向量；Φ(t,t0)为卫星从参考时刻t0到当前时刻t的状态转移矩阵；表示卫星的t0时刻初始状态的改正数；rr表示测站位置的改正数；为GLONASS相对于GPS的接收机钟偏差；ISBGC为北斗相对于GPS的接收机钟偏差；ISBGE为Galileo相对于GPS的接收机钟偏差；和分别为吸收了相位偏差的接收机和卫星端钟差参数；表示对流层投影函数；Zr表示对流层在测站天顶方向的湿延迟；为相位无电离层组合的噪声；为伪距无电离层组合的噪声。
本发明的有益效果在于：
1、实现了载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定算法，基于非差模糊度固定技术获取到载波距观测值，实现四系统非差固定解联合定轨和整数钟估计，由此提高多系统导航卫星精密钟差确定的精度和可靠性。
2、相比起其他采用双差模糊度固定解的GNSS精密轨道和钟差确定，本发明能够实现非差宽巷和窄巷模糊度整数值的解算，并先后在无电离层组合相位观测值上减去整周的宽巷和窄巷模糊度，从而得到高精度的非差固定解GNSS轨道和钟差结果。
3、使用载波距观测值进行解算时，由于不需要估计模糊度参数，可以极大的提升GNSS大网解算和GNSS估钟等的计算效率，不过这种方法生成的载波距观测值所用模糊度仍然是从双差整数模糊度中恢复出来的，其依赖于所选的基线质量的优劣。
附图说明
图1为本发明的整体流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面将结合附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。
本发明的总体思路为：在IGS的数据中心下载到Multi-GNSS数据后，通过Turboedit方法探测RINEXO文件中的周跳信息并剔除粗差，随后，利用矫正后的GNSS数据进行传统的Multi-GNSS精密定轨，在浮点解收敛之后，再计算双差模糊度固定解，然后，利用高精度非差无电离层组合模糊度和宽巷整周模糊度逐历元解算卫星端和接收机端窄巷UPD，由此得到所有成功固定弧段的载波距观测值，最后，估计的载波距观测值将被再次用于构建观测方程进行最小二乘参数估计，实现非差固定解定轨估钟的解算。
其中，针对Multi-GNSS精密定轨，充分利用北斗、GPS、GLONASS和Galileo四系统的观测数据进行联合定轨，研究四系统卫星端宽巷和窄巷UPD的特性和估计方法，通过网解的方式分离出四系统整周模糊度和UPD，利用得到的整周模糊度实现四系统非差固定解联合定轨和整数钟估计。
本发明公开一种载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，其中，载波距为去除对应波长整周模糊度的载波相位观测值，GNSS为全球卫星导航系统，非差固定解精密钟差为非差模糊度固定技术应用下的GNSS卫星精密估钟产品，如图1所示，所述方法具体包括以下步骤：
S1，数据准备与预处理，具体步骤包括：
S11，从IGS的数据中心下载Multi-GNSS的导航星历和观测值，准备IGS天线文件、IGS测站坐标周解文件、差分码偏差文件。
S12，检查各个GNSS系统导航星历的连续性，并合并为多系统混合星历。
S13，利用得到的混合星历，通过Turboedit方法探测RINEXO文件中的周跳信息并剔除粗差。
具体地，Turboedit方法主要包含两部分，分别组成Melbourne-Wübbena组合和GF组合进行周跳探测和粗差剔除。
不考虑硬件延迟情况下，Melbourne-Wübbena组合观测值为：
式中，λWL≈86cm为宽巷观测值波长；NWL为宽巷模糊度。
宽巷观测有较长的波长，使粗差的检测更加容易，也使在较短的几个历元之内就能利用递推公式求出宽巷模糊度的估计值和方差，具体公式如公式(2)、公式(3)：
对于当前历元n，若则认为该历元有可能发生周跳。根据递推公式(2)、公式(3)求取当前历元的宽巷模糊度估计值及其方差σ2(n)，当下一历元n+1不超限，即时，则判断当前历元存在粗差，应删除当前历元的全部观测值；若下一历元n+1也超限，当|Δ(n+1)-Δ(n)|≥1，此时应同样判断当前历元有粗差，数据予以删除；否则，认为当前历元发生周跳。Melbourne-Wübbena组合的实际探测精度约为2周。
GF(无几何距离)组合观测值消除历元间观测几何图形的影响，并且消除了接收机钟差、卫星钟差及对流层等所有与频率无关的误差的影响，仅包含电离层影响和整周模糊度项及有频率相关的观测噪声：
LI＝L1-L2＝(μ2-1)I1+(λ1N1-λ2N2) (4)
由于在未发生周跳的情况下，整周模糊度保持不变，且电离层影响变化缓慢。因此，此组合观测值尤为适合粗差的剔除、周跳的探测。在实际应用中，一般利用多项式Q拟合LI(i)。用多项式拟合时，残差反映了电离层影响和LI(i)上的周跳影响。由于LI(i)的波长只有5.4cm，电离层的影响又有可能发生突然抖动，因此一般只检测6周以上的窄巷周跳，即：
|[LI(i)-Q(i)]-[LI(i-1)-Q(i-1)]|＞6(λ2-λ1) (5)
|[LI(i+1)-Q(i+1)]-[LI(i)-Q(i)]|＜(λ2-λ1) (6)
则认为i历元发生周跳。
S14，通过MW组合计算宽巷模糊度。
S2，Multi-GNSS精密定轨，具体步骤包括：
S21，从导航星历中获得每颗卫星在参考时刻的位置和速度，并从全部定轨弧长的导航星历中拟合出力模型参数的初始值。
S22，输入卫星初轨信息、GNSS观测值、天线信息、测站坐标、差分码偏差等进行最小二乘解算，其中测站坐标固定到IGS的周解坐标值。
具体地，最小二乘解算的GPS+GLONASS+北斗+Galileo四系统联合定轨的观测方程可以描述为：
式中，G、R、C、E分别代表GPS、GLONASS、北斗和Galileo系统；上标k代表GLONASS的频率号；l和p分别表示相位和伪距观测值的观测值减去模型计算值；表示接收机到卫星的单位向量；Φ(t,t0)为卫星从参考时刻t0到当前时刻t的状态转移矩阵；表示卫星的t0时刻初始状态的改正数，包括卫星的位置改正数(x0,y0,z0)、速度改正数和力模型参数改正数rr表示测站位置的改正数；为GLONASS相对于GPS的接收机钟偏差；ISBGC为北斗相对于GPS的接收机钟偏差；ISBGE为Galileo相对于GPS的接收机钟偏差；和分别为吸收了伪距硬件延迟的接收机和卫星端钟差参数；表示吸收了相位偏差与钟差伪距基准的IF组合相位模糊度参数；表示对流层投影函数；Zr表示对流层在测站天顶方向的湿延迟；λIF,s为无电离层组合的波长；为相位无电离层组合噪声；为伪距无电离层组合噪声。
上述观测方程中的待估参数为卫星的t0时刻初始状态的改正数测站位置的改正数rr、吸收了伪距硬件延迟的接收机和卫星端钟差参数和对流层在测站天顶方向的湿延迟Zr、ISBGC、ISBGE、吸收了相位偏差与钟差伪距基准的IF组合相位模糊度参数可以表示为：
S23，在浮点解最小二乘迭代中，固定ERP参数。
S24，在参数估计更新卫星的初轨信息之后，通过轨道积分更新卫星的位置和速度，并提取卫星钟差和接收机钟差作为下一次参数估计的初始值。
S25，通过分析参数估计的相位和伪距残差信息，剔除掉短弧段和粗差，根据残差结果判断是否进行下一次迭代。
S3，固定双差模糊度。
为了后面的UPD估计与非差模糊度解算达到尽可能高的精度，在浮点解收敛之后，再计算双差模糊度固定解，进一步增强解的强度，并将浮点模糊度的小数部分尽可能对齐，同时估计宽巷UDP。
计算双差模糊度固定解的具体步骤包括：
S31，在不同测站和不同卫星间组成双差模糊度，选择其中优质的独立基线，通过取整法固定其双差模糊度；
S32，将整周双差模糊度作为虚拟观测方程并给予很高的权叠加到最小二乘估计的法方程中，实现双差模糊度固定解，并同时得到高精度的非差无电离层组合模糊度。
与此同时，S1中得到的MW宽巷模糊度包含宽巷整周模糊度、相位偏差Br,j、伪距硬件延迟br,j、以及相位和伪距的多路径误差与随机误差之和其中，多路径误差与随机误差的量级相比于宽巷模糊度86cm的波长要小很多，且可以通过逐历元平滑消除其大部分影响，因此对宽巷模糊度的解算影响不大。于是MW组合观测值可以表示为宽巷模糊度、接收机端硬件延迟和卫星端硬件延迟的线性组合：
式中，表示平滑后的MW组合观测值；为吸收了硬件延迟整数部分的宽巷模糊度；λWL为宽巷观测值波长；μr,WL和分别表示接收机和卫星端宽巷UPD。
对于整周模糊度的解算，通常利用一个跟踪站网的GNSS浮点模糊度数据，采用最小二乘方法估计出接收机端和卫星端UPD的值(μr、μs)，恢复相位模糊度的整周特性。
由于宽巷UPD可以在数天甚至数月内保持稳定，一般每天估计一组宽巷UPD值。在估计时，对每颗卫星每个连续观测弧段的宽巷模糊度进行平滑得到其小数部分，然后将一天内所有弧段的宽巷小数部分取平均值，并剔除互差较大的弧段，最终得到测站i卫星j的宽巷模糊度小数部分在解算出卫星端和接收机端的宽巷UPD后，就可以通过取整的方式得到宽巷整周模糊度：
式中，和表示接收机端和卫星端宽巷UPD的估计值；表示宽巷模糊度。
S4，非差模糊度固定，具体步骤包括：
S41，利用从S3中得到的高精度非差无电离层组合模糊度和整周宽巷模糊度，计算出每个测站每颗卫星的窄巷模糊度。
S42，逐历元解算卫星端和接收机端窄巷UPD，同时在浮点窄巷模糊度中扣除UPD，再利用取整法固定为整数，置信度大于99.9％时接受固定结果。
S43，利用前面步骤得到的观测值弧段信息，如果一个弧段有60％的历元都成功固定，且固定到同一个值，则将该弧段的模糊度固定为这个值，由此得到所有成功固定弧段的载波距观测值，没有固定的弧段保持原状。
具体地，通过公式(7)计算窄巷模糊度：
式中，分别表示双频相位观测值的模糊度；f1、f2分别为双频观测值的频率；表示宽巷模糊度；λIF表示无电离层组合波长；表示吸收了相位偏差与钟差伪距基准的IF组合相位模糊度参数；由于的系数为窄巷观测值波长λNF，因此也常被称为窄巷模糊度。
逐历元解算卫星端和接收机端窄巷UPD的观测方程为：
式中，表示模糊度的小数部分；RiG、RiR、RiC和RiE表示四系统接收机端UPD的系数矩阵；Sj为卫星端UPD的系数矩阵；μG、μR、dC和dE分别为四系统接收机端UPD，μS对应不同卫星的卫星端UPD。为了避免估计过程中法方程的秩亏，需要对每个GNSS系统选择一个接收机端或卫星端UPD为基准，其UPD值为0。
窄巷UPD通常没有宽巷UPD稳定，一般每个观测历元或者几分钟估计一组值。类似地，窄巷整周模糊度也可以取整得到：
并通过置信度检验函数计算模糊度取整法的置信度，当置信度大于99.9％时接受取整结果。
对于跟踪站网中每一个测站，在计算出宽巷和窄巷模糊度的整数值之后，便可以得到双频相位观测值的整周模糊度：
将其作为已知值在相位观测值上扣除，就可以得到双频载波距观测值。
利用双频载波距测值组成无电离层组合观测值，可以得到IF组合的载波距观测方程：
其中，
上式中，相位观测方程里已经没有模糊度参数，未模型化的相位和伪距硬件延迟也不再能被模糊度参数吸收。此时由于相位观测值的权比伪距观测值的要高得多，钟差参数中将会吸收相位偏差Br,IF、而非伪距硬件延迟。区别于传统的吸收了伪距硬件延迟的钟差，这样得到的钟差称为相位钟(Phase Clock)。PPP用户使用进行定位，可以直接恢复星间单差模糊度的整数特性，因此又称为整数钟(Integer Clock)。由于钟差基准的改变，伪距观测值中多了一项码相偏差该误差难以精确模型化，通常的策略是忽略该误差，使其进入伪距观测值残差中。
S5，非差模糊度固定解的精密定轨估钟，具体步骤包括：
S51，利用S4中得到的载波距观测值进行最小二乘参数估计。此时，对于模糊度固定了的弧段，不再需要估计模糊度参数，待估参数大大减少；同时估计的钟差为相位钟，而非伪距钟；为了避免错误固定的非差模糊度对结果的影响，在第一次非差固定解的参数估计之后，对比每个弧段的相位观测值残差和浮点解的残差，如果比值的RMS太大(经验型阈值设置为1.7)，则将该弧段的载波距恢复为普通相位观测值，即在下一次参数估计时依旧估计其模糊度，利用这种方法得到“干净”的载波距观测值。
S52，得到“干净”的载波距观测值后，进行非差固定解定轨的解算。
S53，通过轨道积分得到非差固定解的卫星轨道产品。
S54，将轨道固定，参数估计的采样率从300s改为30s，估计30s采样率的整数钟。
S55，最后服务端输出的产品是非差固定解的精密轨道、30s采样率的整数钟以及配合整数钟使用的宽巷UPD。
具体地，基于载波距的Multi-GNSS精密定轨观测方程为：
上式中，G、R、C、E分别代表GPS、GLONASS、北斗和Galileo系统；上标k代表GLONASS的频率号；l和p分别表示相位和伪距观测值的观测值减去模型计算值；表示接收机到卫星的单位向量；Φ(t,t0)为卫星从参考时刻t0到当前时刻t的状态转移矩阵；表示卫星的T0时刻初始状态的改正数，包括卫星的位置改正数(X0,y0,z0)、速度改正数和力模型参数改正数rr表示测站位置的改正数；为GLONASS相对于GPS的接收机钟偏差；ISBGC为北斗相对于GPS的接收机钟偏差；ISBGE为Galileo相对于GPS的接收机钟偏差；和分别为吸收了相位偏差的接收机和卫星端钟差参数；表示对流层投影函数；Zr表示对流层在测站天顶方向的湿延迟；为相位无电离层组合噪声；为伪距无电离层组合噪声。
与传统观测模型的区别主要在于：(1)相位观测方程中不再需要估计模糊度参数；(2)估计的钟差参数为相位钟而非伪距钟；(3)伪距观测方程中多了一项未模型化的码相偏差，因此上式中使用的是“≈”而非“＝”。
可以发现，基于载波距的观测模型优势在于：(1)相位观测值中不包含整周模糊度，观测模型强度更高；(2)不需要估计模糊度参数，待估参数个数大大减少，计算速度更快；(3)可以得到整数钟，服务于PPP非差模糊度固定。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (13)

1.一种载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，数据准备与预处理；
S2，Multi-GNSS精密定轨；
S3，固定双差模糊度；
S4，非差模糊度固定；
S5，非差模糊度固定解的精密定轨估钟。
2.根据权利要求1所述的载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，其特征在于，所述S1的具体步骤包括：
S11，从IGS的数据中心下载Multi-GNSS的导航星历和观测值，准备IGS天线文件、IGS测站坐标周解文件、差分码偏差文件；
S12，检查各个GNSS系统导航星历的连续性，并合并为多系统混合星历；
S13，利用得到的混合星历，通过Turboedit方法探测RINEXO文件中的周跳信息并剔除粗差；
S14，通过MW组合计算宽巷模糊度。
3.根据权利要求2所述的载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，其特征在于，所述S13中，Turboedit方法主要包含两部分，即分别组成Melbourne-Wübbena组合和GF组合进行周跳探测和粗差剔除。
4.根据权利要求1所述的载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，其特征在于，所述S2的具体步骤包括：
S21，从导航星历中获得每颗卫星在参考时刻的位置和速度，并从全部定轨弧长的导航星历中拟合出力模型参数的初始值；
S22，输入卫星初轨信息、GNSS观测值、天线信息、测站坐标、差分码偏差进行最小二乘解算；
S23，在浮点解最小二乘迭代中，固定ERP参数；
S24，在参数估计更新卫星的初轨信息之后，通过轨道积分更新卫星的位置和速度，并提取卫星钟差和接收机钟差作为下一次参数估计的初始值；
S25，通过分析参数估计的相位和伪距残差信息，剔除掉短弧段和粗差，根据残差结果判断是否进行下一次迭代。
5.根据权利要求4所述的载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，其特征在于，所述S22中，最小二乘解算的GPS+GLONASS+北斗+Galileo四系统联合定轨的观测方程为：
式中，G、R、C、E分别代表GPS、GLONASS、北斗和Galileo系统；上标k代表GLONASS的频率号；l和p分别表示相位和伪距观测值的观测值减去模型计算值；表示接收机到卫星的单位向量；Φ(t,t0)为卫星从参考时刻t0到当前时刻t的状态转移矩阵；表示卫星的t0时刻初始状态的改正数；rr表示测站位置的改正数；为GLONASS相对于GPS的接收机钟偏差；ISBGC为北斗相对于GPS的接收机钟偏差；ISBGE为Galileo相对于GPS的接收机钟偏差；和分别为吸收了伪距硬件延迟的接收机和卫星端钟差参数；表示吸收了相位偏差与钟差伪距基准的IF组合相位模糊度参数；表示对流层投影函数；Zr表示对流层在测站天顶方向的湿延迟；λIF,s为无电离层组合波长；为相位无电离层组合的噪声；为伪距无电离层组合的噪声。
6.根据权利要求4所述的载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，其特征在于，所述S3中，固定双差模糊度即在浮点解收敛之后，计算双差模糊度固定解，同时，估计宽巷UDP。
7.根据权利要求6所述的载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，其特征在于，计算双差模糊度固定解的具体步骤包括：
S31，在不同测站和不同卫星间组成双差模糊度，选择其中优质的独立基线，通过取整法固定其双差模糊度；
S32，将整周双差模糊度作为虚拟观测方程并给予很高的权叠加到最小二乘估计的法方程中，实现双差模糊度固定解，并同时得到高精度的非差无电离层组合模糊度。
8.根据权利要求6所述的载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，其特征在于，解算卫星端和接收机端的宽巷UPD，然后通过取整的方式得到宽巷整周模糊度：
式中，和表示接收机端和卫星端宽巷UPD的估计值；表示宽巷模糊度。
9.根据权利要求7-8任一所述的载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，其特征在于，所述S4的具体步骤包括：
S41，利用从S3中得到的高精度非差无电离层组合模糊度和宽巷整周模糊度，计算出每个测站每颗卫星的窄巷模糊度；
S42，逐历元解算卫星端和接收机端窄巷UPD，同时在浮点窄巷模糊度中扣除UPD，再利用取整法固定为整数，置信度大于99.9％时接受固定结果；
S43，利用前面步骤得到的观测值弧段信息，如果一个弧段有60％的历元都成功固定，且固定到同一个值，则将该弧段的模糊度固定为这个值，由此得到所有成功固定弧段的载波距观测值，没有固定的弧段保持原状。
10.根据权利要求9所述的载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，其特征在于，所述S41中，计算窄巷模糊度的公式为：
式中，分别表示双频相位观测值的模糊度；f1、f2分别为双频观测值的频率；表示宽巷模糊度；λIF表示无电离层组合的波长；表示吸收了相位偏差与钟差伪距基准的IF组合相位模糊度参数。
11.根据权利要求9所述的载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，其特征在于，所述S42中，逐历元解算卫星端和接收机端窄巷UPD的观测方程为：
式中，表示模糊度的小数部分；RiG、RiR、RiC和RiE表示四系统接收机端UPD的系数矩阵；Sj为卫星端UPD的系数矩阵；μG、μR、dC和dE分别为四系统接收机端UPD，μS对应不同卫星的卫星端UPD。
12.根据权利要求9所述的载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，其特征在于，所述S5的具体步骤包括：
S51，利用S4中得到的载波距观测值进行最小二乘参数估计；
S52，进行非差固定解定轨的解算；
S53，通过轨道积分得到非差固定解的卫星轨道产品；
S54，将轨道固定，参数估计的采样率从300s改为30s，估计30s采样率的整数钟；
S55，最后服务端输出的产品是非差固定解的精密轨道、30s采样率的整数钟以及配合整数钟使用的宽巷UPD。
13.根据权利要求12所述的载波距支持下的GNSS非差固定解精密钟差确定方法，其特征在于，获取的基于载波距的Multi-GNSS精密定轨观测方程为：
式中，G、R、C、E分别代表GPS、GLONASS、北斗和Galileo系统；上标k代表GLONASS的频率号；l和p分别表示相位和伪距观测值的观测值减去模型计算值；表示接收机到卫星的单位向量；Φ(t,t0)为卫星从参考时刻t0到当前时刻t的状态转移矩阵；表示卫星的t0时刻初始状态的改正数；rr表示测站位置的改正数；为GLONASS相对于GPS的接收机钟偏差；ISBGC为北斗对于GPS的接收机钟偏差；ISBGE为Galileo相对于GPS的接收机钟偏差；和分别为吸收了相位偏差的接收机和卫星端钟差参数；表示对流层投影函数；Zr表示对流层在测站天顶方向的湿延迟；为相位无电离层组合的噪声；为伪距无电离层组合的噪声。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN118068676A (zh) * 2024-04-16 2024-05-24 武汉大学 基于参数解耦的实时gnss卫星钟差服务方法及系统

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