[發明專利]基于便攜式終端的雙頻電離層誤差估計方法及系統

有效

• 申請號: 202010640566.6
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111856512B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 劉強;文飛;王玉澤;戴振東;應忍冬;劉佩林
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01S19/07
• 分類號: G01S19/07
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種基于便攜式終端的雙頻電離層誤差估計方法及系統，包括：獲取便攜式終端的原始L1和L5雙頻觀測數據，并對其中的偽距觀測量進行預處理，主要是載波平滑；對預處理后的L1和L5雙頻觀測數據進行一系列的處理，獲得中間輸出，即L1和L5的模糊度估計；對L1和L5的模糊度進行濾波，減輕其中的噪聲和誤差；最后利用濾波后的L1和L5模糊度估計以及L1和L5載波觀測量，獲得最終的無模糊度且更加準確的L1和L5電離層誤差估計。本發明相比于傳統方法提高了電離層誤差估計精度，可用于高精度定位和電離層監測等應用。

技術領域

本發明涉及衛星導航領域，具體地，涉及基于便攜式終端的雙頻電離層誤差估計方法及系統。尤其地，涉及一種基于便攜式終端的GPS L1/L5雙頻電離層誤差估計方法。

背景技術

伴隨著集成電路和射頻工藝的發展，現代全球導航衛星系統(GNSS)接收機的集成化程度越來越高，表現為模塊和天線的小型化和低功耗。未來社會對位置服務的需求將無處不在，如自動駕駛、送貨無人機、物聯網等，而小型化、低功耗的GNSS模塊則具有突出優勢，如無人機對其搭載的GNSS模塊和天線的重量和功耗都有嚴格控制。目前，在眾多便攜式終端(如智能手機、平板電腦、智能手環、四旋翼航拍無人機等)中內嵌有GNSS芯片，這類GNSS芯片具有極低成本和極低功耗的優點，但是在性能上相比于傳統車載應用模塊(如u-blox等)還是存在很大差距。

便攜式終端中超低成本GNSS芯片的主流定位技術是基于偽距的單點定位，在最優情況下可達3～5m的定位精度，尚未達到厘米級的要求。為了在超低成本芯片上實現厘米級，需要采用基于載波觀測量的RTK或PPP技術。而且現在大多數便攜式終端上的GNSS芯片已經可以同時跟蹤GPS L1和L5兩個頻率上的信號，因此可以利用雙頻信號去實現更準確地測量，例如使用雙頻觀測消除電離層誤差和估計整周模糊度。

利用雙頻觀測量可以消除電離層誤差，從而提高便攜式終端的定位精度。然而傳統的雙頻消除電離層誤差方法是基于雙頻偽距觀測量的，因為偽距觀測量包含更多噪聲和多路徑誤差，因此估計出來的電離層誤差也同樣含有很多誤差。而載波觀測量則具有噪聲小的優點，但是由于載波觀測量中存在整周模糊度，因此它無法直接用來估計電離層誤差。因此，本發明試圖結合載波觀測量和偽距觀測量各自的優點，設計了一種更加準確的電離層誤差估計方法，而更加準確的電離層誤差估計可以用于便攜式終端的高精度定位、電離層監測等眾多應用之中。

綜上所述，發明一種基于便攜式終端的GPS L1/L5雙頻電離層誤差估計方法具有實用價值。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于便攜式終端的雙頻電離層誤差估計方法及系統。

根據本發明提供的一種基于便攜式終端的雙頻電離層誤差估計方法，其特征在于，包括：

步驟S1：雙頻觀測量預處理單元(111)負責從便攜式終端的GNSS芯片中獲取GPS衛星的L1和L5信號的偽距觀測量數據和載波觀測量數據，并利用L1的載波觀測量和L5的載波觀測量分別給L1和L5的偽距觀測量數據進行平滑處理；

步驟S2：將步驟S1獲得的平滑后的L1偽距觀測量數據和平滑后的L5偽距觀測量數據送入偽距估計模糊度單元(112)，得到初步的L1和L5的電離層誤差估計；

步驟S3：將步驟S1獲得的L1載波觀測量和L5載波觀測量，以及步驟S2獲得的初步L1和L5的電離層誤差估計組成中巷觀測量；

步驟S4：對步驟S3獲得的中巷觀測量以及L5平滑偽距、L5電離層誤差估計進行處理，得到中巷模糊度估計；

步驟S5：將步驟S4獲得的中巷模糊度估計以及L1載波觀測量、L5載波觀測量、L1電離層誤差估計、L5電離層誤差估計作為輸入并進行處理，得到L1和L5單頻模糊度估計；