[发明专利]一种短弧段低轨导航卫星实时精密定轨方法

权利要求书

1.一种短弧段低轨导航卫星实时精密定轨方法，该方法利用四台或四台以上地面接收机同时跟踪若干颗GNSS(全球导航卫星系统)导航卫星和LEO(低轨)导航卫星的导航信号，并实时发送到数据中心，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，观测数据的获取与数据预处理；

步骤二，各个接收机间精密时间同步；

步骤三，利用天顶方向对流层延迟和投影函数计算LEO视线方向的对流层延迟；

步骤四，修正接收机硬件延迟，形成LEO定轨几何观测方程；

步骤五，联合LEO的动力学模型和几何观测方程求解LEO精密轨道和精密钟差；

步骤六，LEO精密轨道和精密钟差的实时分发。

2.根据权利要求1所述的短弧段低轨导航卫星实时精密定轨方法，其特征在于：所述导航信号包括GPS，GLONASS，BDS，Galileo，IRNSS，QZSS卫星导航系统的导航信号，导航信号内容包括伪距码观测值、载波相位观测值和多普勒观测值。

3.根据权利要求2所述的短弧段低轨导航卫星实时精密定轨方法，其特征在于：所述时间同步采用绝对时间同步，其方法是数据中心利用各接收机接收到的导航卫星信号和从外部数据流解码获得的精密卫星轨道和钟差信息，约束地面接收机坐标，采用滤波的方式解算精密的接收机钟差、天顶方向对流层延迟和模糊度参数。

4.根据权利要求3所述的短弧段低轨导航卫星实时精密定轨方法，其特征在于：所述绝对时间同步的解算方法如下：

导航卫星的伪距和载波相位观测值表示为：

式(1)中：P_i和φ_i分别表示第i个频点的伪距和载波相位观测值，以米为单位，ρ表示卫星和接收机间的几何距离，δ_orb表示轨道误差，δt^S和δt^R分别表示卫星和接收机的时钟偏差，以秒为单位，I_i和δ_trop分别表示电离层和对流层延迟影响，N_i表示第i个频点的整周模糊度，ε_Pi和ε_φi分别表示伪距和载波相位的接收机观测噪声，c表示真空中光速；λ_i表示第i个频点载波波长，以米为单位；

时间同步的观测模型表示为：

式(2)中：E(·)为GNSS观测值向量，C为钟差参数的系数矩阵，T为一个包含对流层投影函数的列向量作为天顶对流层延迟参数的系数矩阵，Λ为模糊度参数的系数矩阵；

考虑到实时估计的需求和参数变化的非线性特征，参数估计使用扩展的卡尔曼滤波(EKF)实现；

考虑到接收机钟差较好的短期稳定度和长期漂移特性，滤波过程中接收机钟差参数使用随机游走过程模拟，根据接收机钟的质量和稳定度施加合适的过程噪声；

采用随机游走过程对对流层天顶方向湿分量影响进行模拟，对流层延迟量与导航信号传播路径有关，在参数化时利用对流层投影函数将各个接收机卫星视线方向的对流层延迟投影至测站天顶方向，记作

δ_trop＝δ_trop,z*MF (3)

式(3)中：δ_trop表示信号视线方向对流层延迟，δ_trop,z表示天顶方向对流层延迟，MF表示对流层投影函数，选择一种投影函数实现对流层延迟从导航卫星信号视线方向到测站天顶方向的投影；

模糊度参数在接收机载波环正常锁定的情况下当作常数，在载波环抖动或者失锁的情况下，模糊度参数重置；

滤波完成后，获得各个接收机钟面时和GNSS系统时之间的偏差以及各个接收机天顶方向的对流层延迟。

5.根据权利要求4所述的短弧段低轨导航卫星实时精密定轨方法，其特征在于：所述对流层投影函数MF包括Marini函数、Chao函数、Herring函数、Neil投影函数(NMF)、Global投影函数(GMF)、Vienna投影函数(VMF)，还包括自定义投影函数和区域投影函数。