[发明专利]一种船载GNSS辅助北斗导航卫星定轨方法

权利要求书

1.一种船载GNSS辅助北斗导航卫星定轨方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，获取船载和陆地GNSS原始数据；

所述船载和陆地GNSS原始数据至少兼容BDS和GPS双系统，包括GNSS卫星导航星历和原始观测数据；所述原始观测数据包括两个频率的伪距观测值和载波相位观测值；

S2，利用S1中获取到的船载GPS原始数据，基于卡尔曼滤波进行船载GNSS事后逐历元动态定位，得到船载GNSS跟踪站的动态定位结果及精度；

S3，通过地面站坐标的强约束和船载GNSS坐标适当约束，解算BDS卫星端UPD及船载接收机UPD，并确定船载北斗模糊度；

S4，基于S3中确定的所述北斗模糊度，利用S1船载GNSS原始数据中载波相位信息，对船载BDS伪距原始数据进行精化，获取精化后的船载BDS伪距值；

S5，利用S2中获取的所述船载GNSS跟踪站的动态定位结果和S4中获取的所述精化后的船载BDS伪距值，辅助BDS地面跟踪站，确定BDS精密轨道。

2.根据权利要求1所述的船载GNSS辅助北斗导航卫星定轨方法，其特征在于，S2中，所述基于卡尔曼滤波进行船载GNSS事后逐历元动态定位，采用如下公式进行实施：

X(k)＝φ(k,k-1)X(k-1)+Γ(k/k-1)w(k-1)，

Z(k)＝H(k)X(k)+v(k)，

其中：X(k)为所要进行估计的状态值(即船载坐标GNSS站坐标)，为状态转移矩阵，Γ(k/k-1)为系统噪声驱动矩阵，w(k-1)为状态噪声，H(k)为GPS测量系数阵，Z(k)为GPS实际测量值，v(k)为测量噪声。

3.根据权利要求2所述的船载GNSS辅助北斗导航卫星定轨方法，其特征在于，S3包括如下步骤：

S301，采用如下方法解算BDS卫星端宽巷UPD：

通过以下公式形成非差M-W组合观测方程：

Lmw=f1L1-f2L2f1-f2-f1p1+f2p2f1+f2=ρ+cdtr+T+λmwBmw+ϵmw---(3.1)]]>

B_w＝B_mw＝N_L1-N_L2(3.2)

实数宽巷模糊度表示为：B_w＝N_w+b_w-b^w(3.3)

其中，L_mw指宽巷组合观测值，f₁,f₂指北斗卫星两个频点的频率，L₁，L₂指两个频率载波相位观测值，p₁,p₂指北斗卫星两个频点的伪距观测值，ρ指卫星位置到接收机的距离，c指真空中的光速，dt_r为接收机钟差，T为对流层延迟影响，ε_mw为M-W组合观测值噪声，λ_mw指M-W组合观测值的波长，B_w指实数宽巷模糊度，B_mw指实数M-W组合模糊度，N_L1，N_L2指两个频率实数模糊度，b_w，b^w分别指接收机端和卫星端的宽巷UPD，N_w指非差整数宽巷模糊度；

选取陆地若干已知站坐标的GNSS参考站，对站坐标强约束，利用式3.1解算参考站的BDS实数非差宽巷模糊度B_mw；设某一测站接收机端宽巷UPD为0，利用式3.3，采用最小二乘方法，得到每颗北斗卫星端和接收机端的宽巷UPD；

S302，采用如下方法确定BDS卫星端窄巷模糊度：

通过以下公式形成非差无电离层组合观测方程：

Lc=f12f12-f22L1-f22f12-f22L2=ρ+cdtr+T+λcBc+ϵc---(3.4)]]> 1

实数无电离层组合模糊度可以表示为：

其中，L_c为无电离层组合观测值，λ_c为无电离层组合观测值波长，ε_c为无电离层组合观测值噪声，B_c为无电离层组合实数模糊度，B_n为实数窄巷模糊度；

采用301所选取的陆地若干已知站坐标的GNSS参考站，对站坐标强约束，利用式3.4解算陆地GNSS站的BDS实数无电离层组合模糊度；

将301中计算得到的参考站的BDS实数非差宽巷模糊度B_mw代入式3.5，得到实数非差窄巷模糊度B_n；

实数非差窄巷模糊度可以表示为：B_n＝N_n+b_n-bⁿ(3.6)

其中，b_n，bⁿ分别指接收机端和卫星端的窄巷UPD；

设某一测站接收机端窄巷UPD为0，利用式3.6，采用最小二乘方法，得到每颗北斗卫星端和接收机端的窄巷UPD；

S303，采用如下方法解算船载BDS模糊度解算：

实数窄巷模糊度为：B_n＝N_L1+N_L2(3.7)

根据所述船载GNSS跟踪站动态定位结果及精度，给予约束，采用式3.4解算船载BDS实数无电离层组合模糊度，采用式3.1计算船载BDS实数宽巷模糊度；利用所述北斗卫星端宽巷UPD，根据式b_w1＝B_w-b^w，将b_w1小数部分取均值，得到船载BDS接收机宽巷UPD；利用所述北斗卫星端宽巷UPD，根据式3.3，得到船载BDS宽巷整数模糊度；

根据式3.5，采用所述船载BDS实数无电离层组合模糊度和船载BDS实数宽巷模糊度，计算船载BDS实数窄巷模糊度；利用所述北斗卫星端窄巷UPD，根据式b_n1＝B_n-bⁿ，将b_n1小数部分取均值，得到船载BDS窄巷UPD；利用所述卫星端窄巷UPD，根据式3.6，得到船载BDS窄巷整数模糊度；

联合式3.2和3.7，解算得到船载BDS两个频率上的整数模糊度。