[发明专利]一种基于低轨卫星的星地差分实时精密定位方法

说明书

本发明属于卫星导航定位技术领域，公开了一种基于低轨卫星的星地差分实时精密定位方法，该方法利用低轨卫星对地面广播其星载GNSS接收机的观测数据以及实时轨道数据；地面接收机接收到低轨卫星播发的差分信息后与本地GNSS观测值组成双差观测值，进行基于伪距的动基站DGNSS定位或者基于载波相位的动基站RTK定位。本发明利用全球移动的低轨卫星平台作为参考站，能够实现全球范围内的实时精密差分定位服务，不依赖地面参考站的分布。用户使用单个接收机即可实现差分实时精密定位，无作业范围限制，无需考虑数据通信链路。

技术领域

本发明属于卫星导航定位技术领域，尤其涉及一种基于低轨卫星的星地差分实时精密定位方法。

背景技术

卫星导航定位系统(GNSS)能够提供全球范围内实时的定位服务，已经深刻的改变了我们的生活方式，并且在世界各国的许多行业中得到了广泛的应用。目前主流的全球定位系统有美国的GPS，俄罗斯的GLONASS，中国的Beidou系统以及欧洲的Galileo系统，印度也在积极发展区域导航系统IRNSS。目前标准的GNSS定位技术精度大约是5-10米。对于精度要求更高的应用，通常需要使用精密定位的方法。目前精密定定位的方法有差分定位方法和精密单点定位方法。其中差分定位方法又包括局域差分方法和广域差分方法。广域差分方法和精密单点定位都需要通过地面监测网的数据计算出各种精密的信号偏差产品，精密轨道产品等，然后在用户端使用这些精密产品进行改正来提高定位精度。局域差分方法主要是将参考站的观测数据和坐标直接播发给用户，在用户端通过观测值差分的方式消除各种误差的影响，实现高精度相对定位。

综上所述，现有技术存在的问题是：

广域差分能够提供大范围的精密定位服务，但是由于目前缺乏精密电离层模型支持，通常需要20-30分钟收敛才能获得厘米级定位结果。另外广域差分使用的参数化方法各不相同，不同的方法之间互不兼容。目前没有统一的数据播发格式和计算流程，导致不同广域差分产品之间不能兼容互操作。另外，由于目前对新的GNSS系统信号理解不够深入，导致大部分广域差分系统只适用于GPS信号。局域差分方法模型简单，收敛快，实时性好，定位精度高，目前基于载波相位的实时动态定位(RTK)和基于伪距差分的差分GNSS技术(DGNSS)长期以来都是使用最为广泛的精密定位技术。但是差分技术也有其自身的局限，即用户接收机(也称为流动站)与参考站之间的距离受限制。用户接收机与参考站之间的距离变远导致两个接收机之间的电离层和对流层延迟相关性变弱，这影响定位精度和收敛时间。另外基线变长也会导致用户接收机与参考站之间的公共可见卫星变少，因而长基线数据处理通常用在静态数据处理中。另外长距离相对定位需要构建实时通信链路，使用地面实时通信链路需要大功率无线电发射设备或者复杂的路由转发网络，成本昂贵，通信质量难以保证。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于低轨卫星的星地差分实时精密定位方法。

本发明是这样实现的，一种基于低轨卫星的星地差分实时精密定位方法，所述基于低轨卫星的星地差分实时精密定位方法利用低轨卫星作为参考站，与地面或近地空间的接收机进行差分定位；所述低轨卫星利用地面上注的预报导航卫星星历和钟差进行地面增强的星上精密自主定轨或者只利用自身接收到的观测值进行自主精密定轨；所述低轨卫星以一定的时间间隔向地面播发星上接收机的观测值和对应时刻的卫星轨道信息；地面接收机将接收到低轨卫星播发的差分信息与本机接收的导航卫星测距信号组成双差观测值，进行移动基站的RTK或者DGNSS定位。作为参考站的低轨卫星明显高于地面用户站，保证距离较远时有足够的共视卫星。使用星地间通信链路解决远距离实时通信问题，简化用户操作。低轨卫星可以全球移动，突破了局域差分对作业距离的限制。

进一步，所述差分定位的模式包括：

(1)通过建立实时数据链，将LEO轨道和观测数据播发给用户接收机，进行实时差分定位计算；