[發明專利]一種基于球諧展開的GNSS單點定位方法

有效

• 申請號: 202110283670.9
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113093242B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 郭金運;郭恒洋;楊洲銘;邢云鵬;劉新;孔巧麗
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42
• 代理公司: 青島錦佳專利代理事務所(普通合伙) 37283
• 代理人: 朱玉建

本發明屬于衛星導航定位技術領域，具體公開了一種基于球諧展開的GNSS單點定位方法，該方法采用球諧展開描述與測站和衛星之間的高度角和方位角有關的誤差項，包括對流層延遲誤差以及電離層延遲誤差，使用GNSS觀測數據和衛星星歷數據即可實現測站空間位置的計算。相比于現有的利用經驗模型進行對流層延遲改正方法，本發明方法能夠高效、快速地獲得測點的位置信息，具有實際操作簡單、數據處理便捷以及計算效率高等優勢。

技術領域

本發明屬于衛星導航定位技術領域，涉及一種基于球諧展開的GNSS單點定位方法。

背景技術

GNSS單點定位方法，是指根據衛星星歷給出的觀測瞬間衛星在空間的位置和衛星鐘差，以及由一臺GNSS接收機所測定的從衛星到GNSS接收機之間的距離，通過距離交會的方法，獨立測定該GNSS接收機在地球坐標系中的三維坐標的定位方法。

利用廣播星歷提供的衛星位置和衛星鐘差，以及偽距觀測值進行的定位方式，稱為標準單點定位。由于廣播星歷和偽距觀測值精度的限制，且其數學模式中各項改正誤差的影響又無法完全消除，因而，標準單點定位的精度通常只能達到米級。因此，標準單點定位主要用于導航定位及資源調查、勘測等低精度定位領域。利用精密星歷和精密衛星鐘差數據，由相位觀測數據進行的定位方式，稱為精密單點定位，精密單點定位的精度可以達到厘米量級。

在影響單點定位結果的三類誤差源中，與信號傳播有關的誤差(主要是指電離層延遲和對流層延遲誤差)無法很好地被模型化，因此，對定位的影響較大。

對于電離層延遲，單頻接收機需要通過模型加以改正；雙頻接收機則可以通過線性組合法消除電離層延遲的影響；對于對流層延遲，由于對流層的性質為非彌散性，故不能用雙頻觀測數據線性組合的方法消除對流層延遲誤差，其對定位精度的影響不可以忽略。

對流層延遲分為干延遲和濕延遲兩部分。在通常的定位解算策略中，天頂方向的干延遲由對流層延遲模型計算得出，通過映射函數將其映射到傳播路徑；而天頂方向的濕延遲則作為未知參數求解，并通過映射函數映射到傳播路徑。GNSS測量中對流層延遲模型或方法有薩斯塔莫寧模型、UNB3模型、氣象元素法等。

以上三種對流層延遲改正方法存在如下問題：薩斯塔莫寧模型的精度相對較高，但是需要用到實測的氣象數據，氣象數據的獲取問題，限制了薩斯塔莫寧模型的應用；UNB3模型不需要實測氣象數據注入，但是UNB3模型的精度有限；氣象元素法需要用到外部氣象設備采集數據，不同設備的精度存在差異且設備笨重、昂貴，增加了外業采集數據的工作量；同時氣象元素法也降低了單點定位的工作效率，很難為全天候的單點定位提供所需數據。

以上三種對流層延遲改正方法構建多種模型，以適應不同條件下改正對流層延遲的需要，考慮到實用性和普適性會使得測量外業和內業工作量增大，數據處理效率降低。此外，對于單點定位來說，對流層的延遲誤差校正多采用經驗模型，此類經驗模型的參數估計也多采用經驗值，因而，難以符合實際單點定位中的參數估計。

發明內容

本發明的目的之一在于提出一種基于球諧展開的GNSS標準單點定位方法，該方法基于球諧展開表示與測站和衛星間的方位角和高度角有關的誤差項，以便能夠快速、高效、準確地進行標準單點定位。本發明為了實現上述目的，采用如下技術方案：

一種基于球諧展開的GNSS標準單點定位方法，包括如下步驟：

I.1.建立利用偽距觀測值進行的標準單點定位觀測方程，如公式(1)所示：