[發明專利]一種基于導航衛星和低軌增強衛星的定位方法和系統

有效

• 申請號: 201810566043.4
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN109001786B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 穆旭成
• 申請（專利權）人: 北京未來導航科技有限公司
• 主分類號: G01S19/46
• 分類號: G01S19/46
• 代理公司: 北京慧智興達知識產權代理有限公司 11615
• 代理人: 韓龍;張曉龍

本發明提供了一種基于導航衛星和低軌增強衛星的定位方法和系統。該方法包括：S1，獲取當前歷元的導航衛星和低軌增強衛星的觀測數據；S2，獲取導航衛星和低軌增強衛星的導航電文，得到精密軌道和鐘差；S3，根據獲取的導航電文改正定位過程的誤差；S4，經由以其中一種衛星導航系統為基準歸一化得到統一線性觀測方程并計算定位參數觀測值；S5，根據算得的定位參數觀測值和上一歷元的定位參數估計值計算定位參數估計值；S5，根據定位參數估計值生成當前歷元的定位和測速結果并保存。本發明提供的基于導航衛星和低軌增強衛星的定位方法和系統，引入低軌增強衛星星群作為導航衛星，提高大尺度范圍內PVT收斂速度。

技術領域

本發明涉及衛星導航技術，尤其涉及一種基于導航衛星和低軌增強衛星的定位方法和系統。

背景技術

全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite System,GNSS)(包括美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟Galileo、中國北斗、日本QZSS和印度IRNSS等)主要是通過測定從衛星至接收機間的距離，采用距離后方交會原理確定運動載體位置、速度和時間(PVT)。衛星導航系統PVT性能除受限于衛星軌道、鐘差產品精度外，還與電離層、對流層等誤差模型精度以及模糊度參數固定的正確性相關。但是，定位、測速和授時定位參數解算的收斂速度則主要取決于導航衛星空間幾何構型。當前，精密定位收斂過程在15分鐘到30分鐘不等，較長的收斂時間難以滿足高精度實時定位要求。

為了減少收斂時間，當前主要采用區域增強或者多導航系統聯合求解。區域增強系統(實時動態定位RTK、RTX、精密單點定位PPP-RTK)通過采用區域參考站解算當前區域的電離層、對流層等誤差信息，以改正流動站處相應誤差，從而達到模糊度參數與位置參數的快速分離，即可在幾個歷元內固定模糊度參數，達到厘米級定位結果以及相應精度的測速和授時結果。利用多導航衛星系統可以極大地增加可觀測衛星數，改善衛星的空間幾何構型，加快參數解算的收斂速度，從而提高PVT性能。

但是，上述方法都存在其局限性。區域增強系統受到了地域的限制，一般只能在一定的范圍內提供高精度PVT服務，超過作用范圍，其增強信息就不再可用。多導航衛星系統雖然能提高其收斂速度，但是由于現有導航衛星都處在中高軌道，衛星短時間內在天頂掃過的角度較小，衛星空間幾何構型變化不明顯，該方法對于加快精密單點定位(PPP)收斂的效果終究有限，在模糊度固定的情況下其收斂時間仍舊需要至少6分鐘。考慮到低軌增強衛星相對于地面測站運動較快，會導致快速幾何結構變化以及模糊度參數與位置參數的快速分離，從而加速PVT收斂速度，因此聯合中高低軌增強衛星進行導航服務是解決當前高精度PVT服務瓶頸的有效手段。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種通過采用低軌增強衛星星群播發導航衛星信號，從而聯合高中低軌導航衛星實現大尺度快速高精度PVT服務的基于導航衛星和低軌增強衛星的定位方法和系統。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明提供一種基于導航衛星和低軌增強衛星的定位方法，該方法包括如下步驟：

步驟1，在當前歷元，獲取導航衛星和低軌增強衛星的觀測數據并進行預處理；

步驟2，獲取導航衛星和低軌增強衛星的導航電文，根據所獲取的低軌增強衛星的導航電文同時得到導航衛星和低軌增強衛星的精密軌道和鐘差；

步驟3，根據獲取的導航電文改正定位過程所受到的誤差；

步驟4，經由以其中一種衛星導航系統為基準歸一化得到統一線性觀測方程來計算定位參數觀測值；

步驟5，根據計算得到的定位參數觀測值和上一歷元的定位參數估計值，經由狀態方程得到當前歷元定位參數估計值并返回步驟1；

步驟6，根據定位參數估計值生成當前歷元的定位和測速結果并保存。