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

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111537194.5
• 申請(qǐng)日: 2021-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN114217332A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅小敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): G01S19/37
• 分類號(hào): G01S19/37;G01S19/29;G01S19/23;G06F30/20
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 吳曉茜

本發(fā)明提供了一種顧及閃爍指數(shù)的GNSS精密定位隨機(jī)模型建模方法和系統(tǒng)，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(cè)數(shù)據(jù)；基于非差非組合GNSS精密單點(diǎn)定位技術(shù)提取不同頻率的GNSS偽距與載波相位觀測(cè)值的殘差；構(gòu)建基于測(cè)地型GNSS接收機(jī)數(shù)據(jù)的電離層閃爍指數(shù)；利用多項(xiàng)式擬合方法確定電離層閃爍指數(shù)與GNSS偽距和載波相位觀測(cè)值殘差之間的關(guān)系，從而建立GNSS精密定位隨機(jī)模型；利用全球不同緯度地區(qū)的GNSS跟蹤站衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)以及車載GNSS動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驗(yàn)證GNSS精密定位隨機(jī)模型的有效性。本發(fā)明方法提高了電離層閃爍環(huán)境下GNSS精密定位服務(wù)的可用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種顧及閃爍指數(shù)的GNSS精密定位隨機(jī)模型建模方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電離層閃爍是電離層中的不規(guī)則體導(dǎo)致穿過(guò)其傳播的無(wú)線電信號(hào)的振幅與相位發(fā)生快速隨機(jī)起伏的現(xiàn)象，它與GNSS(Global Navigation Satellite System)信號(hào)頻率并不存在比例關(guān)系，不能利用常規(guī)的電離層延遲誤差處理方式予以消除，因此越來(lái)越受到GNSS用戶的關(guān)注。

電離層閃爍會(huì)降低GNSS偽距和載波相位觀測(cè)值的質(zhì)量，如何合理分配受閃爍影響的GNSS觀測(cè)值的權(quán)重是實(shí)現(xiàn)閃爍環(huán)境下GNSS高精度定位的關(guān)鍵問(wèn)題之一。目前已被廣泛使用的GNSS精密定位觀測(cè)值隨機(jī)模型是高度角隨機(jī)模型，其對(duì)低高度角衛(wèi)星觀測(cè)值賦予較小的權(quán)重，而對(duì)高高度角衛(wèi)星觀測(cè)值賦予較大的權(quán)重或經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，并未考慮電離層閃爍對(duì)GNSS觀測(cè)值的影響。然而，電離層閃爍可以發(fā)生在任意高度角的GNSS衛(wèi)星信號(hào)中，甚至包括那些位于50°以上的高度角衛(wèi)星信號(hào)。

目前，利用電離層閃爍監(jiān)測(cè)接收機(jī)(ISMR)的閃爍指數(shù)產(chǎn)品構(gòu)建的接收機(jī)跟蹤噪聲隨機(jī)模型，可以提高閃爍環(huán)境下GNSS定位的精度。然而，該模型所需參數(shù)除了閃爍指數(shù)以外，還包括ISMR輸出的相位功率譜密度、相位功率譜斜率等，并且它們也更適用于半無(wú)碼跟蹤技術(shù)接收機(jī)。此外，相比于全球廣泛部署的測(cè)地型GNSS接收機(jī)，ISMR采樣頻率高且價(jià)格昂貴，當(dāng)前在全球部署的數(shù)量也僅有200余臺(tái)。因此，基于ISMR數(shù)據(jù)產(chǎn)品建立的接收機(jī)跟蹤噪聲隨機(jī)模型難以適用于測(cè)地型GNSS接收機(jī)。

綜上，顧及電離層閃爍信息的GNSS精密定位方法是目前削弱閃爍對(duì)GNSS高精度定位影響的重要手段，但如何基于全球廣泛部署的測(cè)地型接收機(jī)閃爍指數(shù)建立合理的GNSS觀測(cè)值隨機(jī)模型，從而提高電離層閃爍環(huán)境下GNSS精密定位服務(wù)能力，是當(dāng)前GNSS精密定位技術(shù)所需解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的一個(gè)主要問(wèn)題是如何建立適用于電離層閃爍環(huán)境下的GNSS觀測(cè)值隨機(jī)模型，從而削弱電離層閃爍對(duì)GNSS精密定位影響的問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種顧及閃爍指數(shù)的GNSS精密定位隨機(jī)模型建模方法，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(cè)數(shù)據(jù)；

基于非差非組合GNSS精密單點(diǎn)定位技術(shù)提取不同頻率的GNSS偽距與載波相位觀測(cè)值的殘差；

構(gòu)建基于測(cè)地型GNSS接收機(jī)數(shù)據(jù)的電離層閃爍指數(shù)；

利用多項(xiàng)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(cè)值殘差之間的關(guān)系，并建立GNSS精密定位隨機(jī)模型；

利用全球不同緯度地區(qū)的GNSS跟蹤站衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)以及車載GNSS動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驗(yàn)證所述GNSS精密定位隨機(jī)模型的有效性。

進(jìn)一步地，基于非差非組合GNSS精密單點(diǎn)定位技術(shù)提取不同頻率的GNSS偽距與載波相位觀測(cè)值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(jìn)行非差非組合精密單點(diǎn)定位解算，所述觀測(cè)方程為：