[發明專利]一種附加鐘差模型約束的GNSS機動衛星定軌方法

有效

• 申請號: 201910439114.9
• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN110231037B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 戴小蕾;樓益棟;戴志強;胡彩波;徐勇
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24;G01S19/08;G01S19/25;G01S19/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

1.一種附加鐘差模型約束的GNSS機動衛星定軌方法，其特征在于，包括如下步驟:

步驟1，獲取包含機動衛星觀測數據的IGS/MGEX觀測網的全球分布的GNSS測站觀測數據；

步驟2，對機動前和機動期間的弧段進行常規的多星融合動力學批處理精密定軌，在定軌計算時根據衛星的軌道機動時間，去掉該衛星軌道機動開始后的觀測數據，使動力學定軌的參數估值不受該衛星軌道機動的影響，即機動期間接收機鐘差、對流層延遲、系統間偏差參數由其他非機動衛星的觀測量確定；

步驟3，提取步驟2中估計的機動期間接收機鐘差、對流層延遲、系統間偏差參數及機動前的模糊度參數；

步驟4，基于機動前機動衛星的衛星鐘差估值擬合鐘差預報模型參數，預報生成機動期間該衛星鐘差；

步驟5，將步驟4得到的機動期間t_i時刻衛星鐘差預報值形成虛擬觀測方程，并根據衛星鐘差的預報精度函數確定虛擬觀測方程的權；

步驟6，將機動期間的接收機鐘差、對流層延遲、系統間偏差和未發生跳變的模糊度參數固定為步驟3中提取的相應估計值，對步驟5的預報鐘差虛擬觀測方程進行加權，采用反向動態精密單點定位方法估計衛星位置、衛星鐘差及發生跳變的模糊度，對衛星位置初值進行迭代計算與更新，直至收斂，即完成機動期間衛星精密軌道確定。

2.如權利要求1所述的一種附加鐘差模型約束的GNSS機動衛星定軌方法，其特征在于：步驟4的具體實現方式如下，

根據衛星廣播星歷判斷衛星鐘差是否存在跳變，當衛星鐘差沒有發生跳變時，采用式(1)模型對衛星鐘差進行預報，即根據步驟2中機動前的衛星鐘差估值擬合模型參數a₀,a₁,a₂, a_c和a_s，然后預報出機動期間的衛星鐘差值，其中GPS銣鐘(GPS,Rb)適用于二次項模型，GPS銫鐘(GPS,Cs)和北斗衛星(BDS)適用于一次項模型；

其中，a₀,a₁,a₂分別為鐘偏、鐘速和鐘漂；A是振幅；T是星載原子鐘主要周期項的周期，與軌道周期一致；是初始相位；t是與參考時刻的時間間隔；ε(t)為模型誤差。

3.如權利要求1所述的一種附加鐘差模型約束的GNSS機動衛星定軌方法，其特征在于：步驟4中機動期間t_i時刻衛星鐘差預報值形成虛擬觀測方程的表示為：

其中，為t_i時刻衛星鐘差預報值；t^s為t_i時刻衛星鐘差待估參數；v^s為預報鐘差誤差。

4.如權利要求3所述的一種附加鐘差模型約束的GNSS機動衛星定軌方法，其特征在于：步驟4中確定預報鐘差虛擬觀測方程的權函數為：

其中τ＝t_i-t_ref為預報時長，單位為秒；t_ref是用于確定公式(1)模型系數的衛星鐘差最后一個歷元的時刻，即步驟2標記的機動時刻前一個解算歷元對應的時間。

5.如權利要求4所述的一種附加鐘差模型約束的GNSS機動衛星定軌方法，其特征在于：步驟6的具體實現方式如下，

機動期間t_i時刻測站對衛星的無電離層組合觀測方程表示為：

其中，和分別為相位和偽距的無電離層組合觀測值；||x_r-x^s||為衛地距；c為光速；t^s，t_r分別為衛星鐘差待估參數 和接收機鐘差；為接收機端北斗相對于GPS的系統間偏差；λ_LC和分別為無電離層組合相位觀測值的波長和模糊度；和Z_r分別為對流層濕分量投影函數及天頂對流層延遲；為相位觀測值對應的衛星、接收天線相位中心偏差及變化改正量、大氣負荷潮汐改正、海洋潮汐改正和相對論效應各項誤差改正量之和；為偽距觀測值對應的衛星、接收天線相位中心偏差及變化改正量、大氣負荷潮汐改正、海洋潮汐改正和相對論效應各項誤差改正量之和，采用已有模型較為精確計算確定；和分別為無電離層相位和偽距組合觀測值噪聲；

測站坐標x_r為已知值，將接收機鐘差t_r、Z_r、系統間偏差和無電離層組合相位觀測值的模糊度固定為步驟3中提取的相應估計值，則式(4)的待估參數僅為衛星位置、衛星鐘差及發生周跳的模糊度參數，同時引入步驟5的預報鐘差虛擬觀測方程并采用式(3)的權函數，則t_i時刻的誤差方程可表示為：

其中分別為相位和偽距觀測方程對應的觀測量減計算量；為t_i時刻的衛星鐘差預報值，t^s為衛星鐘差待估參數；為從測站位置至衛星位置初值的方向余弦，Δx^s為衛星位置改正值；為發生周跳的模糊度參數，采用最小二乘方法對誤差方程(5)進行迭代解算直至收斂，則進入下一歷元計算直至完成整個機動時段的定軌解算。