[发明专利]一种实现导航接收机钟差建模的方法

权利要求书

1.一种实现导航接收机钟差建模的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)利用导航星的精密星历、低轨卫星的轨道数据和伪距测量值完成接收机钟差计算，得到多通道接收机钟差序列；

(2)将所述多通道接收机钟差序列中的钟差两两做差，检验钟差求解的准确性；并将多通道接收机钟差进行离群点检测，在同一历元下，摒弃大的离群点，得到检验后的多通道接收机钟差；

(3)计算同一历元下接收机钟差的均值，得到由均值组成的均值钟差序列；

(4)根据所述均值钟差序列，利用Allan方差来确定钟差模型中各个参数，最终完成钟差建模；其具体过程为，根据得到的钟差序列，使用Allan方差分析方法，绘制出对应Allan方差图，根据曲线斜率确定对应噪声类型，根据噪声类型及Allan方差图确定噪声参数，根据噪声参数得到钟差状态模型参数，最终完成时钟建模。

2.根据权利要求1所述的一种实现导航接收机钟差建模的方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体过程为根据伪距测量方程推导接收机钟差计算公式，建立误差补偿模型，通过误差补偿模型计算得到消除授时系统误差后的接收机钟差；使用高度角检测算法摈弃含有大随机误差或粗差的伪距测量值，得到减少授时随机噪声后的接收机钟差。

3.根据权利要求2所述的一种实现导航接收机钟差建模的方法，其特征在于，所述误差补偿模型中的误差参数包括电离层延迟、传播延时、地球旋转、相对论效应及天线相位中心偏差。

4.根据权利要求3所述的一种实现导航接收机钟差建模的方法，其特征在于，所述利用Allan方差进行钟差建模指使用Allan方差分析方法，绘制出对应Allan方差图；根据曲线斜率确定对应噪声类型；根据噪声类型及Allan方差图确定噪声参数，根据噪声参数得到钟差状态模型参数，最终得到钟差模型。

5.根据权利要求4所述的一种实现导航接收机钟差建模的方法，其特征在于，步骤(1)所述接收机钟差计算过程如下：

根据伪距测量方程，接收机钟差可表示为：

其中，ρ为伪距测量值，(X_j，Y_j，Z_j)为接收机位置，(X_s，Y_s，Z_s)为导航星位置，I为电离层延迟，δ_j、δ_s分别为接收机和导航星的钟差，δρ_rel为相对论效应改正，δρ_ant为天线相位中心偏差改正，ε为测量噪声，c为光速；

双频伪距组合可消除电离层延迟带来的影响，假定双频测码伪距测量值为ρ₁和ρ₂，对应的导航信号载波为L₁、L₂，消电离层码组合观测值可以表示为：

其中，f₁、f₂为对应于L₁、L₂载波频率；

通过传播延迟改正的多次迭代，可得到导航星发射信号时刻，并得到由拉格朗日插值法插值出的发射时刻位置坐标，已知导航星历元t₀，t₁，t₂，…，t_n满足函数y＝f(t)，其对应的坐标值y₀，y₁，y₂，…，y_n，通过多次迭代后确定的插值时刻点t，对应的坐标值通过拉格朗日插值后为：

通过地球旋转改正后可得到地球旋转引起导航星位置坐标的变化(ΔX_s，ΔY_s，ΔZ_s)：

其中ω₀为地球自转角速度，τ为卫星信号传播到接收机的时间延迟；将坐标变化补偿到导航星瞬时位置中，得到准确的导航星瞬时坐标；

相对论效应改正中，周期项引起的频偏相应的等效距离为：

其中X_s和分别为惯性系下卫星的位置向量和速度向量；

在天线相位中心偏差改正中，导航星和低轨卫星的天线相位中心偏差均需要改正；卫星本体坐标系在惯性系中的姿态矩阵为(e_x，e_y，e_z)，则在惯性坐标系中的测量距离改正值为：

式中a为卫星本体坐标系下天线相位中心偏差；r_s，r_R分别为导航星和低轨卫星接收机天线位置的地心矢量；

通过高度角检测算法摈弃含有大随机误差或粗差的伪距测量值，当已知低轨卫星接收机和导航星的瞬时位置，其与地球的几何位置关系，结合余弦定理高度角可表示为：

其中，β_min是高度角阈值，a，b，c分别对应几何位置关系中三条边的长度。