[發(fā)明專利]一種星鐘和星歷分離的矢量差分解算方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810232620.2
• 申請日: 2008-12-09
• 公開（公告）號: CN101435868A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李孝輝;蔡成林;吳海濤;劉陽;劉婭
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院國家授時中心
• 主分類號: G01S5/14
• 分類號: G01S5/14
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種星鐘和星歷分離的矢量差分解算方法，屬于衛(wèi)星導航系統(tǒng)廣域差分方法研究的技術(shù)領(lǐng)域，是衛(wèi)星導航系統(tǒng)中的運動學差分方法精度的提高以及運行成本的降低。

背景技術(shù)

目前的衛(wèi)星導航系統(tǒng)中，對于需要更高精度定位的用戶，需要借助于局域或廣域差分系統(tǒng)進行誤差校正。其中，廣域差分系統(tǒng)是對大范圍內(nèi)的定位用戶進行高精度誤差校正的導航增強系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，采用何種有效的誤差校正方法是需要研究的關(guān)鍵。

基于運動學的廣域差分方法主要在實時差分系統(tǒng)中應(yīng)用，例如美國的WASS系統(tǒng)，它采用的廣域差分方法就是基于運動學的，其基本原理是采用各基準站觀測偽距數(shù)據(jù)，使用運動學方法來確定衛(wèi)星星歷和星鐘，星鐘和星歷是一起作為未知數(shù)解算的。這種方法主要缺點是幾何精度因子太大，定位精度不易提高。另外，還需要基準站之間進行時間同步，由于時間同步維護成本高，這種系統(tǒng)運行成本也是很高的。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種星鐘和星歷分離的矢量差分解算方法，可以減小傳統(tǒng)廣域差分方法對基準站時間同步的要求，降低系統(tǒng)運行成本；降低星歷和星鐘解算時的幾何精度因子，提高差分精度。

技術(shù)方案

本發(fā)明的基本思想是：先分離星鐘誤差，然后分離星歷誤差，這樣，在解算星歷時變傳統(tǒng)的四維時空解算(三維星歷和一維星鐘)變?yōu)槿S空間解算，降低了解算時的幾何精度因子。同時，這種方法只需要一個與系統(tǒng)時間同步的基準站，減小了系統(tǒng)運行成本，提高了差分精度。

本發(fā)明提出的星鐘和星歷分離的矢量差分解算方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：依據(jù)主基準站偽距觀測的資料，利用三維空間的用戶定位方程解算，將主基準站到每顆衛(wèi)星的偽距誤差分配到星鐘上，得到分離的星鐘改正數(shù)；

步驟2：然后將副基準站觀測資料中的偽距誤差減去星鐘改正數(shù)，得到各副基準站的剩余偽距誤差；

步驟3：利用三維空間的用戶定位方程和副基準站的剩余偽距誤差解算得到分離的星歷改正數(shù)；

所述的主基準站是依托國家標準時間或者其他能與衛(wèi)星導航系統(tǒng)時間建立關(guān)系的時間尺度，建立的差分基準站；

所述的副基準站是在廣域差分覆蓋區(qū)建立三個以上基準站而形成的副基準站。

所述的主基準站時間信號與國家標準時間同步。

有益效果

本發(fā)明提出的星鐘和星歷分離的矢量差分解算方法，主要效果有提高差分精度和降低系統(tǒng)運行成本。

影響差分精度的關(guān)鍵參量之一就是解算星歷時的DOP值，針對GPS衛(wèi)星和幾顆分布在赤道面上的靜止軌道同步衛(wèi)星，表1列出了傳統(tǒng)四維時空解算時的DOP值和矢量差分方法三維空間解算時的DOP值。從表1中可以看出，對GPS衛(wèi)星的改善雖然不如GEO衛(wèi)星，但矢量差分方法將DOP值降低了很多，最小的也有9倍，提高是非常明顯的。

對系統(tǒng)運行成本的降低，主要體現(xiàn)在各副基準站與主基準站之間時間同步費用上。舉例說明時間比對的成本：目前國家授時中心與日本衛(wèi)星雙向比對每周兩次，費用每年20萬元，傳統(tǒng)方法需要基準站之間時間同步，如果有4個基準站，需要3條鏈路，每周至少需要比對6次，一年共需經(jīng)費3×3×20＝180萬元，如果基準站更多，需要經(jīng)費更多。由于矢量差分方法不需要基準站時間同步，節(jié)省了大量經(jīng)費。

表1.兩種星座兩種方法的DOP值比較

附圖說明

圖1：本發(fā)明的星鐘和星歷分離的矢量差分解算方法流程圖

圖2：本發(fā)明的星鐘和星歷分離的矢量差分解算方法實施效果

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述：

實施例中，采用一個依托國家標準時間或者其他能與衛(wèi)星導航系統(tǒng)時間建立關(guān)系的時間尺度，建立的差分基準站，采用在廣域差分覆蓋區(qū)建立三個基準站而形成的副基準站。并以這個副基準站和主基準站觀測相同的四顆衛(wèi)星，說明本發(fā)明的星鐘和星歷分離的矢量差分解算方法的實施過程，本例中不考慮對流層誤差、電離層誤差和接收機測量誤差，假定這些誤差可以某些途徑減小。

同步條件為：主基準站時間信號與國家標準時間同步，副基準站之間和副基準站與主基準站之間不需要時間同步。

1、單個基準站偽距誤差

對單個差分基準站，觀測四顆衛(wèi)星則偽距觀測方程為：