[发明专利]一种多频多模GNSS广义绝对码偏差估计方法

说明书

技术领域

本发明属于GNSS数据处理领域，是一种多频多模GNSS广义绝对码偏差估计方法。

背景技术

全球卫星导航系统(简称GNSS)是国家重大的空间和信息化基础设施，在国民经济建设和国防安全领域发挥了重要的作用。继美国的GPS和俄罗斯的GLONASS系统之后，欧盟建设了Galileo系统，我国也正在大力发展具有自主知识产权的北斗卫星导航系统(简称BDS)。卫星导航从单一的系统垄断进入了多GNSS竞争与合作的新时代。目前，已有超过80颗在轨GNSS卫星向全球用户提供十余个不同频率的卫星信号。随着GPS/GLONASS的现代化、Galileo/BDS的全球组网及其信号体制升级，未来将有更多的可用卫星和更加丰富的频率资源。多频多模GNSS的出现给导航定位带来了新的发展机遇。联合多频多模GNSS数据处理可以显著增加卫星数量，提高观测系统的冗余度，优化空间几何构型，加速模糊度收敛与固定，进而提升导航与位置服务的精度、连续性和可用性。

与此同时，多频多模GNSS的发展也产生了一些新的问题和挑战。特别是GNSS信号基准的不一致性，使得多频多模GNSS的兼容与互操作问题日益突出。描述多频多模GNSS信号时间基准偏差的参数，目前主要有信号间偏差(ISC)、信号群延迟(TGD)、差分码偏差(DCB)、频率间偏差(IFB)及系统间偏差(ISB)。这些偏差对于多频多模GNSS数据处理极为不利，尤其是在电离层延迟估计与建模、时间传递(授时)，以及非差精密单点定位(PPP)等方面，严重影响数据处理的精度和可靠性，必须对其进行精确改正。主要存在以下问题：

1)多频多模GNSS码偏差估计模型不完善，估值精度和可靠性受限。以差分码偏差估计为例，现有的方法忽略了GLONASS频分多址的特性，采用与GPS类似的估计方法(即不同卫星的接收机DCB相同)，导致GLONASS的差分码偏差估值精度和可靠性偏低。

2)多频多模GNSS的发展使得传统差分码偏差校正变得更加复杂，用户需要根据具体的观测模型(单频/双频/三频，组合/非组合等形式)推导正确的改正方法，这给普通的导航定位用户增加了难度。

3)与码相关的偏差包括差分码偏差、频率间偏差、系统间偏差等，而当前普通导航定位用户可用的产品只有DCB，尚缺乏IFB和ISB产品。而这些产品恰恰又是多频多模GNSS兼容与互操作的重要参数。

针对以上问题，本发明给出了一种多频多模GNSS绝对码偏差估计方法，有效解决多频多模GNSS给导航定位数据处理带来的诸多问题，为导航定位用户提供简单、统一的偏差校正方法。

发明内容

本发明提供一种多频多模GNSS广义绝对码偏差估计方法，所获得绝对码偏差参数可以大幅降低导航定位用户对码观测值码偏差校正的复杂程度。

本发明提供一种多频多模GNSS广义绝对码偏差估计方法，包括以下处理，

步骤1，将当前多频多模GNSS码偏差进行重新定义与归类，重定义的码偏差包括特定观测值偏差OSB、信号间偏差DSB和无电离层信号偏差ISB；

步骤2，基于全球MGEX跟踪站网及其他观测网的多频多模GNSS观测数据，根据不同码观测值类型，分别构建无几何距离观测方程和无电离层观测方程；

步骤3，根据步骤2所得观测方程表达式，进行各项偏差的完整表达，实现参数化，得到广义码偏差观测方程表达式；

步骤4，根据步骤3所得观测方程表达式的设计矩阵分析偏差参数的可区分性，利用秩亏的条件数对偏差参数进行重新组合，通过基准统一及绝对化方法，约束观测方程，使得各项参数能够估计；

步骤5，对步骤4观测方程中除码偏差参数外的其他参数进行处理，其它参数中，卫星与地面接收机的距离通过精密星历产品和测站坐标信息精确计算，而电离层和对流层参数采用参数估计或外部高精度电离层和对流层产品修正；

步骤6，采用最小二乘或卡尔曼滤波器估计码偏差及其他相关参数，获得绝对码偏差参数，该绝对码偏差参数支持用户端对原始观测值直接进行改正。

而且，步骤2中，所述无几何距离观测方程和无电离层观测方程，其观测值的截止高度角设置为20°。

而且，步骤4中，为解决偏差估计模型秩亏问题，将不能分离的参数进行合并，减少待估参数；或引入相对基准，增加虚拟观测方程。

而且，步骤4中，进行多频多模GNSS码偏差估计的基准统一及绝对化，实现如下，

采用与钟差产品相同的观测基准；