[發(fā)明專利]一種基于相位觀測值實(shí)時探測北斗衛(wèi)星軌道機(jī)動的方法

在審

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• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN111308504A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 涂銳;盧曉春;張睿;韓軍強(qiáng);王星星;范麗紅;張鵬飛;劉金海;洪菊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家授時中心
• 主分類號: G01S19/08
• 分類號: G01S19/08
• 代理公司: 北京棧橋知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉婷

1.一種基于相位觀測值實(shí)時探測北斗衛(wèi)星軌道機(jī)動的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、數(shù)據(jù)獲??；

收集測站上北斗衛(wèi)星的雙頻觀測值以及北斗數(shù)據(jù)處理需要的輔助數(shù)據(jù)，所述輔助數(shù)據(jù)包括北斗衛(wèi)星廣播星歷、天線相位中心和地球自轉(zhuǎn)參數(shù)；

步驟二、數(shù)據(jù)預(yù)處理；

根據(jù)步驟一獲取的北斗衛(wèi)星廣播星歷，對所述北斗衛(wèi)星的雙頻觀測值進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查和粗差剔除，刪除無北斗衛(wèi)星星歷和觀測值不完整的數(shù)據(jù)，得到干凈的數(shù)據(jù)；

步驟三、誤差修正；

對步驟二得到的干凈的數(shù)據(jù)進(jìn)行相對論、潮汐、天線相位中心、對流層和地球自轉(zhuǎn)誤差的修正；

步驟四、建立方程；

首先對步驟二預(yù)處理后得到的北斗衛(wèi)星干凈的雙頻相位觀測值分別進(jìn)行無電離層組合，形成無電離層組合觀測值；同時根據(jù)所述北斗衛(wèi)星廣播星歷和測站初始位置，建立北斗衛(wèi)星歷元間差分的觀測方程，如式(1)：

根據(jù)北斗衛(wèi)星位置和測站概略位置計算衛(wèi)星的高度角，并根據(jù)北斗衛(wèi)星高度角和觀測噪聲確定其對應(yīng)的隨機(jī)模型如式(2)：

其中，Φ_IF為無電離層組合的相位觀測值，角標(biāo)s代表衛(wèi)星，角標(biāo)r代表測站，e為衛(wèi)星和接收機(jī)天線間的單位矢量，Δ代表歷元間差分，t代表觀測時間，c代表光速，δT_r為接收機(jī)鐘差，為其他非模型化誤差，包括星歷殘差、大氣殘差和多路徑殘差；θ為衛(wèi)星高度角；

觀測方程線性化后，其對應(yīng)的誤差方程和權(quán)陣如式(3)；

其中，V為觀測值殘差矢量，A為未知參數(shù)的系數(shù)矩陣，為未知參數(shù)矢量，L為觀測值扣除誤差后的常數(shù)項(xiàng)矢量；

步驟五、參數(shù)解算；

根據(jù)步驟四所述的誤差方程(3)和隨機(jī)模型(2)進(jìn)行最小二乘參數(shù)估計，獲取三維速度值以及對應(yīng)的觀測值殘差(V)和觀測值常數(shù)值矩陣(L)；

步驟六、計算經(jīng)驗(yàn)閾值；

根據(jù)步驟五獲取的觀測值殘差V，計算殘差V的STD序列，并將無軌道機(jī)動條件下一天的STD序列平均值的3倍作為判斷北斗衛(wèi)星機(jī)動是否發(fā)生的經(jīng)驗(yàn)閾值；

步驟七、判斷軌道機(jī)動；

若當(dāng)前歷元計算出的觀測值殘差STD超出步驟六得到的經(jīng)驗(yàn)閾值，并且持續(xù)5分鐘一直超出閾值，則判定為北斗衛(wèi)星軌道機(jī)動發(fā)生；若當(dāng)前歷元計算出的觀測值殘差STD未超出步驟六得到的經(jīng)驗(yàn)閾值，則判定為北斗衛(wèi)星軌道機(jī)動未發(fā)生；

步驟八、判斷機(jī)動衛(wèi)星號；

若探測出北斗衛(wèi)星軌道機(jī)動發(fā)生，則根據(jù)步驟五得到的觀測值常數(shù)矩陣L，判定最大的L值對應(yīng)的北斗衛(wèi)星為即軌道機(jī)動衛(wèi)星。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于相位觀測值實(shí)時探測北斗衛(wèi)星軌道機(jī)動的方法，其特征在于，所述步驟一中北斗衛(wèi)星的雙頻觀測值包括雙頻偽距觀測值和雙頻載波相位觀測值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于相位觀測值實(shí)時探測北斗衛(wèi)星軌道機(jī)動的方法，其特征在于，所述步驟二的具體操作為：通過雙頻偽距觀測值定位計算基準(zhǔn)站的坐標(biāo)，與測站坐標(biāo)進(jìn)行對比，若對比結(jié)果超過預(yù)設(shè)閾值，則通過殘差分析算法剔除刪除無北斗衛(wèi)星星歷和觀測值不完整的數(shù)據(jù)，得到干凈的數(shù)據(jù)，同時剔除該粗差北斗衛(wèi)星。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于相位觀測值實(shí)時探測北斗衛(wèi)星軌道機(jī)動的方法，其特征在于，所述步驟3中相對論和潮汐修正使用IERS Conventions2010中指定的模型修正，天線相位中心修正采用igs14.atx模型修正，對流層修正采用Saastamoinen模型修正，地球自轉(zhuǎn)誤差修正使用IERS EOP C04模型修正。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于相位觀測值實(shí)時探測北斗衛(wèi)星軌道機(jī)動的方法，其特征在于，所述步驟三還包括對天線相位纏繞、固體潮、多徑誤差和觀測噪聲的修正，所述天線相位纏繞使用Wu模型進(jìn)行改正，所述固體潮采用IERS2010模型進(jìn)行修正，所述多徑誤差，觀測噪聲在數(shù)據(jù)處理中忽略不計。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于相位觀測值實(shí)時探測北斗衛(wèi)星軌道機(jī)動的方法，其特征在于，所述步驟四中形成無電離層組合觀測值后，對所述無電離層組合觀測值應(yīng)用濾波器過濾。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于相位觀測值實(shí)時探測北斗衛(wèi)星軌道機(jī)動的方法，其特征在于，所述步驟一中北斗衛(wèi)星的雙頻觀測值包括雙頻載波相位觀測值和雙頻偽距觀測值。