[發明專利]一種基于相位觀測值實時探測北斗衛星軌道機動的方法

在審

• 申請號: 201911173999.9
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN111308504A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 涂銳;盧曉春;張睿;韓軍強;王星星;范麗紅;張鵬飛;劉金海;洪菊
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家授時中心
• 主分類號: G01S19/08
• 分類號: G01S19/08
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉婷

本發明公開了一種基于相位觀測值實時探測北斗衛星軌道機動的方法，包括數據獲取、數據預處理、誤差修正、建立方程、參數解算、計算經驗閾值、判斷軌道機動和判斷機動衛星號八個步驟；本發明將原始的相位觀測值直接進行歷元間差分，組成歷元間差分觀測模型，既可以消除部分公共誤差影響，提高誤差修正水平，同時消除了整周模糊度參數，將三維速度和鐘差歷元變化參數一起進行實時估計，能夠直接得到測站的三維速度和相應的參數估計信息，提高了軌道機動探測的準確性，同時方便實時操作，能高效探測出軌道機動，減小衛星機動對精密定軌的影響，延長用戶端衛星的可用觀測時間，對于提升精密導航定位授時服務具有重要價值。

技術領域

本發明涉及星軌道機動實時探測技術領域，具體涉及一種基于相位觀測值實時探測北斗衛星軌道機動的方法。

背景技術

北斗衛星導航星座由地球靜止軌道、傾斜地球軌道和中圓軌道三種星座組成。在日月等星體的引力作用下，衛星的軌道會發生變化。因此，為了保證衛星在設計的軌道上運行，需要通過軌道機動方式進行軌道調整。尤其是地球靜止軌道衛星，軌道機動更為頻繁。當前，軌道機動的探測方法存在精度低，精準性差，不易實時操作或工作方式復雜等諸多不足。

如何提高軌道機動探測的準確性，同時方便實時操作，簡單方面，能高效探測出軌道機動，減小衛星機動對精密定軌的影響，并延長用戶端衛星的可用觀測時間，對于提升精密導航定位授時服務具有重要價值。

發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明提供了一種基于觀測值歷元差分的原理，采用相位觀測值歷元差分測速模型求解測站的觀測值矩陣、三維速度和觀測值殘差，并確定觀測值矩陣和觀測值殘差STD的經驗閾值，通過觀測值殘差的STD來判斷衛星是否發生機動，通過觀測值矩陣來識別機動衛星的PRN號碼的實時探測北斗衛星軌道機動的方法。

本發明的技術方案為：一種基于相位觀測值實時探測北斗衛星軌道機動的方法，包括以下步驟：

步驟一、數據獲取；

收集測站上北斗衛星的雙頻觀測值以及北斗數據處理需要的輔助數據，輔助數據包括北斗衛星廣播星歷、天線相位中心和地球自轉參數；

步驟二、數據預處理；

根據步驟一獲取的北斗衛星廣播星歷，對北斗衛星的雙頻觀測值進行數據質量檢查和粗差剔除，刪除無北斗衛星星歷和觀測值不完整的數據，得到干凈的數據；

步驟三、誤差修正；

對步驟二得到的干凈的數據進行相對論、潮汐、天線相位中心、對流層和地球自轉誤差的修正；

步驟四、建立方程；

首先對步驟二得到的北斗衛星干凈的雙頻相位觀測值分別進行無電離層組合，形成無電離層組合觀測值；同時根據北斗衛星廣播星歷和測站初始位置，建立北斗衛星歷元間差分的觀測方程，如式(1)：

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

其中，Φ_IF為無電離層組合的相位觀測值，角標s代表衛星，角標r代表測站，e為衛星和接收機天線間的單位矢量，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為衛星高度角；

觀測方程線性化后，其對應的誤差方程和權陣如式(3)；

其中，V為觀測值殘差矢量，A為未知參數的系數矩陣，為未知參數矢量，L為觀測值扣除誤差后的常數項矢量；

步驟五、參數解算；