[發(fā)明專利]顧及閃爍指數(shù)的GNSS精密定位隨機模型建模方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111537194.5
• 申請日: 2021-12-15
• 公開（公告）號: CN114217332A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設計）人: 羅小敏
• 申請（專利權）人: 中國地質(zhì)大學（武漢）
• 主分類號: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37;G01S19/29;G01S19/23;G06F30/20
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權代理有限公司 42238
• 代理人: 吳曉茜

1.一種顧及閃爍指數(shù)的GNSS精密定位隨機模型建模方法，其特征在于，所述建模方法包括：

收集全球不同緯度地區(qū)的GNSS跟蹤站衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)；

基于非差非組合GNSS精密單點定位技術提取不同頻率的GNSS偽距與載波相位觀測值的殘差；

構建基于測地型GNSS接收機數(shù)據(jù)的電離層閃爍指數(shù)；

利用多項式擬合方法確定所述電離層閃爍指數(shù)與所述GNSS偽距和載波相位觀測值殘差之間的關系，并建立GNSS精密定位隨機模型；

利用全球不同緯度地區(qū)的GNSS跟蹤站衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)以及車載GNSS動態(tài)數(shù)據(jù)驗證所述GNSS精密定位隨機模型的有效性。

2.如權利要求1所述的一種顧及閃爍指數(shù)的GNSS精密定位隨機模型建模方法，其特征在于，基于非差非組合GNSS精密單點定位技術提取不同頻率的GNSS偽距與載波相位觀測值的殘差的具體步驟包括：

獲取精密衛(wèi)星軌道與衛(wèi)星鐘差數(shù)據(jù)；

將所述精密衛(wèi)星軌道與衛(wèi)星鐘差數(shù)據(jù)作為起算數(shù)據(jù)，進行非差非組合精密單點定位解算，觀測方程為：

其中，r、s、f分別為GNSS接收機、衛(wèi)星、觀測值頻率標識，分別為GNSS偽距與載波相位觀測值，為衛(wèi)星與測站間的幾何距離，c為真空中的光速，dt_r、dt^s分別指接收機鐘差和衛(wèi)星鐘差，d_trop是對流層延遲誤差，d_ion，f是第f個頻率上的電離層延遲誤差，b_r，f(P)、分別為接收機端和衛(wèi)星端的偽距硬件延遲偏差，b_r，f(Φ)、分別為接收機端和衛(wèi)星端的相位硬件延遲偏差，λ_f為衛(wèi)星信號f頻率的波長，為載波相位觀測值的整周模糊度參數(shù)，為初始相位偏差，ε_P、ε_Φ分別表示偽距和相位觀測噪聲；

基于解算后精確的GNSS跟蹤站坐標，利用動態(tài)精密單點定位模式解算不同頻率GNSS偽距和載波相位觀測值的殘差，殘差公式為：

其中，分別表示偽距與載波相位觀測值的殘差。

3.如權利要求1所述的一種顧及閃爍指數(shù)的GNSS精密定位隨機模型建模方法，其特征在于，構建基于測地型GNSS接收機數(shù)據(jù)的電離層閃爍指數(shù)包括步驟：

提取不同緯度地區(qū)GNSS跟蹤站的載波噪聲密度C/N₀數(shù)據(jù)，其中C表示載波功率，N₀表示噪聲功率譜密度；

將載波噪聲密度C/N₀轉換為信號噪聲密度S/N₀，其中S表示信號功率，轉換公式為：

利用所述信號噪聲密度S/N₀計算去趨勢后的信號強度SI_detrended，計算公式為：

其中，k表示當前歷元，n表示一段時間內(nèi)總的歷元數(shù)，與GNSS觀測值采樣率有關，當GNSS采樣率為1Hz時，n取值為60；

利用去趨勢后的信號強度SI_detrended構建電離層閃爍指數(shù)S_4c，電離層閃爍指數(shù)構建公式為：

4.如權利要求1所述的一種顧及閃爍指數(shù)的GNSS精密定位隨機模型建模方法，其特征在于，利用數(shù)值分析方法確定所述電離層閃爍指數(shù)與所述GNSS偽距與載波相位觀測值殘差之間的關系，并建立GNSS精密定位隨機模型，包括步驟：

利用電離閃爍指數(shù)S_4c表征電離層閃爍強度，分析在不同閃爍強度下GNSS偽距和載波相位觀測值的殘差特性；

利用多項式擬合方法確定閃爍指數(shù)與GNSS偽距、載波相位觀測值噪聲之間的相關關系，擬合公式為：

其中，在電離層平靜環(huán)境下(S_4c≤0.2)觀測值噪聲的方差σ利用高度角隨機模型確定；在閃爍環(huán)境下(S_4c＞0.2)觀測值噪聲的方差σ利用多項式擬合函數(shù)進行確定，其中a、b、c分別為擬合系數(shù)。

5.一種顧及閃爍指數(shù)的GNSS精密定位隨機模型建模系統(tǒng)，其特征在于，所述GNSS精密定位隨機模型建模系統(tǒng)運行時用于實現(xiàn)如權利要求1-4任一所述的一種顧及閃爍指數(shù)的GNSS精密定位隨機模型建模方法，所述GNSS精密定位隨機模型建模系統(tǒng)包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，用于收集全球不同緯度地區(qū)的GNSS跟蹤站衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)與車載GNSS動態(tài)數(shù)據(jù)；

殘差提取模塊，用于基于非差非組合GNSS精密單點定位技術提取不同頻率的GNSS偽距與載波相位觀測值的殘差；

閃爍指數(shù)構建模塊，用于構建基于測地型GNSS接收機數(shù)據(jù)的電離層閃爍指數(shù)；

數(shù)據(jù)分析和建模模塊，用于基于數(shù)值分析方法確定所述電離層閃爍指數(shù)與所述GNSS偽距和載波相位觀測值殘差之間的關系，并建立GNSS精密定位隨機模型；

驗證模塊，用于利用全球不同緯度地區(qū)的GNSS跟蹤站衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)以及車載GNSS動態(tài)數(shù)據(jù)驗證所述GNSS精密定位隨機模型的有效性。