[发明专利]一种基于信标实时差分的卫星定位方法

权利要求书

1.一种基于信标实时差分的卫星定位方法，其特征在于，在基站端首先利用双频接收机的伪距观测值组成无电离层伪距观测值；然后，采用历元间载波相位观测值对所述无电离层伪距观测值进行平滑处理，得到平滑的无电离层伪距值；再将所述平滑的无电离层伪距值结合已知的站星距离生成无电离层伪距改正值及其随时间的变化率，所述无电离层伪距改正值及其随时间的变化率经编码并调制后通过发射机发射；在用户站端，首先接收所述发射机发出信号并解调出差分改正信号后生成当前历元的差分改正数据；然后利用所述的差分改正数据对用户站得到的平滑的无电离层伪距观测值差分改正，生成差分改正之后的无电离层伪距观测值；最后用户站利用所述差分改正之后的无电离层伪距观测值进行定位解算。

2.根据权利要求1所述的一种基于信标实时差分的卫星定位方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

1)，基准站利用双频接收机的伪距观测值组成无电离层伪距观测值，如式(1.1)所示：

PIF=f12·P1-f22·P2f12-f22---(1.1)]]>

式中，f₁和f₂分别为GNSS双频观测值的信号频率；P₁为信号频率f₁上的伪距观测值，P₂为信号频率f₂上的伪距观测值，P_IF为无电离层伪距观测值；

2)，基准站利用双频载波观测值组成无电离层载波观测值，如式(1.2)所示；利用载波历元间几何项变化与伪距等价的特性，对1)中所得的所述无电离层伪距观测值P_IF进行平滑处理，如式(1.3)所示：

PIF‾(ti)=1iPIF(ti)+i-1i[PIF‾(ti-1)+δφIF(ti-1,ti)]---(1.3)]]>

式(1.2)-(1.3)中c为光速；为频率f₁上的载波相位观测值，为频率f₂上的载波相位观测值；φ_IF表示无电离层载波观测值；和分别表示在t_i和t_i-1时刻经平滑处理后的无电离层伪距观测值，P_IF(t_i)表示在t_i时刻的无电离层伪距观测值，i表示平滑次数；δφ_IF(t_i-1，t_i)表示历元间无电离层载波观测值变化值；

3)基准站将经平滑处理后的所述无电离层伪距观测值结合已知的站星距离ρ，生成无电离层伪距改正值以及无电离层伪距改正值变化率，如式(1.4)和式(1.5)所示：

ΔPIF(ti)=PIF‾(ti)-ρ-T-c·Δt+c·Δtk---(1.4)]]>

ΔP·IF(ti)=ΔPIF(ti)-ΔPIF(ti-1)---(1.5)]]>

式(1.4)-(1.5)中，ΔP_IF(t_i)为t_i时刻的无电离层伪距改正值，为t_i时刻的无电离层伪距改正值变化率；ρ为根据卫星位置和基站位置计算得出的站星距离；T为对流层延迟；Δt和Δt^k分别为基准站接收机钟差(由伪距单点定位获得)和第k颗卫星的卫星钟(根据广播星历计算得到)；

对所述无电离层伪距改正值和无电离层伪距改正值变化率进行编码并调制后经发射机发送，实现用原有单频发送技术达到双频定位的效果；

4)，用户接收机接收所述发射机发出信号后解调出差分改正信号，所述差分改正信号包括差分伪距改正值及伪距改正值变化率；根据所述差分改正信号生成当前历元的差分改正数据△P_IF(t_j)，如式(1.6)所示：

ΔPIF(tj)=ΔPIF(ti)+ΔP·IF(ti)·(tj-ti)---(1.6)]]>

同步骤1)至步骤2)中基准站生成所述平滑的无电离层伪距观测值的方法，用户站也利用双频观测数据生成平滑的无电离层伪距观测值

利用所述的差分改正数据△P_IF(t_j)对用户站所述平滑的无电离层伪距观测值差分改正，生成差分改正之后的无电离层伪距观测值如式(1.7)：

PIF~(tj)=PIF‾(tj)U+ΔPIF(tj)---(1.7)]]>

5)，用户站利用差分改正之后的无电离层伪距观测值进行定位解算，解算方程如式(1.8)：

V=B·X^-L,P---(1.8)]]>

式中V为残差矩阵；B为设计矩阵；为待估参数；L为观测矩阵；P为观测值权矩阵；其中：

B=X1-X0ρ01Y1-Y0ρ01Z1-Z0ρ011X2-X0ρ02Y2-Y0ρ02Z2-Z0ρ021······1···Xn-X0ρ0nYn-Y0ρ0nZn-Z0ρ0n1,L=PIF~(tj)1-T1-ρ01PIF~(tj)2-T2-ρ02···PIF~(tj)n-Tn-ρ0n---(1.9.2)]]>

式(1.9)中，v_i和e_i(i＝1，2，…，n)分别表示第i颗卫星对应观测方程的残差和卫星高度角；dx、dy、dz分别为空间直角坐标系下三个方向上的坐标改正值；(X₀，Y₀，Z₀)为用户站初始坐标；和T_i为分别第i颗卫星的初始站星距离、差分改正后的无电离层伪距观测值和对流层经验模型改正获得的对流层延迟值。