[發(fā)明專利]用于局部地區(qū)單頻衛(wèi)星導(dǎo)航用戶的電離層延遲修正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310486378.2
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103592653A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李子申;袁洪;徐穎;魏東巖;袁超;張曉坤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電研究院
• 主分類號: G01S19/07
• 分類號: G01S19/07
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;付雷杰

1.一種用于局部地區(qū)單頻衛(wèi)星導(dǎo)航用戶的電離層延遲修正方法，其特征在于，包括：

步驟1，計(jì)算GNSS基準(zhǔn)站在衛(wèi)星視線方向上的電離層延遲信息，具體步驟如下：

步驟11，采集GNSS基準(zhǔn)站的原始觀測數(shù)據(jù)，該原始觀測數(shù)據(jù)包括偽距觀測量、載波相位觀測量以及導(dǎo)航衛(wèi)星星歷；

步驟12，根據(jù)所述載波相位觀測量計(jì)算載波相位電離層延遲觀測量該載波相位電離層延遲觀測量根據(jù)式(3)獲得：

L4,ij=A·TECij+λ12·N12ij-c·(Bi+Bj)σ4,L=2σL---(3)]]>

根據(jù)所述偽距觀測量計(jì)算偽距電離層延遲觀測量該偽距電離層延遲觀測量根據(jù)式(4)獲得：

P4,ij=-A·TECij-c·(Bi+Bj)σ4,P=2σP---(4)]]>

其中，A=α·(1f12-1f22),]]>Bi=ddcb1,i-ddcb2,i,]]>Bj=ddcb1j-ddcb2j,]]>λ12·N12ij=]]>λ1·N1,ij-λ2·N2,ij;]]>B_i和B^j分別是接收機(jī)和導(dǎo)航衛(wèi)星的儀器偏差；σ_4，L為載波相位電離層延遲觀測量的精度；σ_4，P表示偽距電離層延遲觀測量的精度；表示衛(wèi)星信號傳播路徑上的電離層電子總含量，單位為TECu(Total?Electron?Content?unit)；α為一常量，取值為4.026×10¹⁷m·s^-2·TECu^-1；σ_P與σ_L分別表示偽距與載波相位測量的精度；c表示真空中的光速，取值為2.99792458×108m/s；和分別是衛(wèi)星和接收機(jī)在頻率f₁和f₂上的硬件延遲(單位為s)；λ₁和λ₂分別表示頻率f₁和f₂對應(yīng)的波長(單位為m)；和分別表示載波相位和的模糊度；

步驟13，根據(jù)載波相位電離層延遲觀測量和所述偽距電離層延遲觀測量按照式(5)計(jì)算和之和的平均值，

Σn=1N(P4,n,ij+L4,n,ij)N=λ12·N12ij-2c·(Bi+Bj)---(5)]]>

步驟14，將所述平均值按照式(6)轉(zhuǎn)化為衛(wèi)星視線方向上的電離層延遲觀測量

P~4,ij=L4,ij-Σn=1N(P4,n,ij+L4,n,ij)N=A·TECij+c·(Bi+Bj)σ4,P~4,ij=σ4,L2+Σn=1N(σP2+σL2)N---(6)]]>

其中，表示經(jīng)過轉(zhuǎn)化之后衛(wèi)星視線方向上絕對電離層延遲觀測量的精度；

步驟2，編碼與播發(fā)步驟1中獲得的電離層延遲信息，且編碼格式如下表所示：

步驟3，用戶接收步驟2中播發(fā)的電離層延遲信息并計(jì)算統(tǒng)一基準(zhǔn)后的電離層延遲改正值及其精度，具體步驟如下：

步驟31，根據(jù)GNSS原始觀測數(shù)據(jù)中的衛(wèi)星編號，檢索獲得步驟1中計(jì)算得到的各基準(zhǔn)站上該衛(wèi)星的電離層延遲觀測量及其精度信息如式(7)所示，

P~4,1j=A·TEC1j+c·(B1+Bj),σ4,P~4,1jP~4,2j=A·TEC2j+c·(B2+Bj),σ4,P~4,2j···P~4,Mj=A·TECMj+c·(BM+Bj),σ4,P~4,Mj---(7)]]>

其中：M表示基準(zhǔn)站的個數(shù)；

步驟32，根據(jù)所述電離層延遲信息利用式(8)計(jì)算電離層延遲改正值及其精度

P~4,uj=Σi=1Mβi·P~4,ijσP~4,uj=Σi=1M(βi·σP~4,ij)2---(8)]]>

其中：β_i為內(nèi)插權(quán)函數(shù)，該β_i的計(jì)算方法如式(9)，M表示基準(zhǔn)站的個數(shù)，

其中，表示根據(jù)用戶電離層交叉的位置與基準(zhǔn)站電離層交叉點(diǎn)位置的球面距離，單位為km；R₀為權(quán)函數(shù)的標(biāo)距；

步驟33，電離層延遲的參考基準(zhǔn)如式(10)所示：

Σi=1Mβi=F---(10)]]>

其中：M表示基準(zhǔn)站的個數(shù)；F為參考基準(zhǔn)約束值，此處取為1.0，根據(jù)式(9)和(10)計(jì)算得到內(nèi)插權(quán)函數(shù)的標(biāo)距R₀，進(jìn)而得到權(quán)函數(shù)β_i的數(shù)值，將β_i代入式(8)中獲得統(tǒng)一基準(zhǔn)后的電離層延遲改正值及其精度；

步驟4，改正單頻衛(wèi)星導(dǎo)航用戶電離層延遲，具體步驟如下：

步驟41，根據(jù)式(11)建立衛(wèi)星導(dǎo)航定位的觀測方程，

其中，L_g為由原始偽距觀測值組成的觀測向量，P_g表示觀測向量L_g對應(yīng)的權(quán)陣；A_g表示觀測向量對應(yīng)的設(shè)計(jì)矩陣；l，m，m分別表示相應(yīng)觀測量對應(yīng)的余弦向量；x_u，y_u，z_u分別表示接收機(jī)的坐標(biāo)；t_u表示用戶接收機(jī)鐘差；表示第j衛(wèi)星對應(yīng)的電離層延遲參數(shù)；

步驟42，根據(jù)所述電離層延遲信息的統(tǒng)一基準(zhǔn)后的電離層延遲改正值及其精度，利用式(12)建立電離層延遲的虛擬觀測方程

其中，表示構(gòu)造的虛擬電離層觀測向量；A_ion表示構(gòu)造的虛擬電離層觀測向量對應(yīng)的設(shè)計(jì)矩陣；P_ion表示虛擬電離層觀測向量對應(yīng)的權(quán)陣；

步驟43，利用所述定位觀測方程和所述電離層延遲虛擬觀測方程，基于式(13)建立實(shí)測與虛擬的聯(lián)合觀測方程，

L=AX PL=LgLion,A=AgAion,P=Pg00Pion---(13)]]>

其中，L為考慮原始觀測數(shù)據(jù)與電離層改正數(shù)據(jù)的觀測向量；P為其對應(yīng)的權(quán)陣；A為其對應(yīng)的設(shè)計(jì)矩陣；

基于最小二乘原理，利用式(14)解算得到參數(shù)X的估值，

X^=(ATPA)-1ATPL---(14)]]>

從所述參數(shù)X的估值提取得到電離層延遲修正之后的定位結(jié)果。