[发明专利]一种基于局部球对称假设的单站多系统硬件延迟估计方法

权利要求书

1.一种基于局部球对称假设的单站多系统硬件延迟估计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：利用单站的GNSS多系统接收机，接收包括北斗、GPS、GLONASS卫星星座在内的观测信号，通过相位平滑伪距的方法得到每条观测路径上的电离层斜向TEC；

步骤2：计算得到每条路径上的几何信息，包括台站上空的穿透点位置的地理纬度、地理经度和仰角；

步骤3：在每一个历元上，当两颗卫星之间的仰角之差不大于10°且方位角之差不大于15°时，认为它们符合局部球对称的几何条件，筛选出所有符合局部球对称的几何条件的卫星组合，构建观测方程；

步骤4：利用最小二乘法，求解观测方程中的接收机与各颗卫星的组合硬件延迟；并根据这个组合硬件延迟，获得卫星与接收机路径上的斜向TEC，并根据映射函数转换成穿透点位置的垂直TEC。

2.根据权利要求1所述的一种基于局部球对称假设的单站多系统硬件延迟估计方法，其特征在于，所述步骤1中，电离层斜向TEC的计算公式为：

其中，上标i表示GNSS卫星号，下标t表示时刻，下标1和2表示GNSS的两个载波，下标obs表示观测值，为第i颗卫星在第t时刻至地面的GNSS接收机观测路径上的电离层斜向TEC观测值，单位为TECU，1TECU＝1.0×10¹⁶个电子/m²，c为光速，f₁与f₂分别表示GNSS卫星的两个载波频率，与分别表示第i颗卫星的1号和2号载波频率在第t时刻的相位观测值，与则分别表示相应的伪距观测值，N为第i颗卫星在一个连续观测弧段内的观测样本数。

3.根据权利要求1所述的一种基于局部球对称假设的单站多系统硬件延迟估计方法，其特征在于，步骤2中，台站上空的穿透点位置的地理纬度、地理经度和仰角的计算公式如下：

其中，和分别是在第t时刻的第i颗卫星在穿透点高度上的地理纬度和地理经度，是在穿透点位置相对于GNSS卫星的仰角，则是在地面相对于GNSS卫星的仰角，是GNSS卫星相对于台站的方位角，R_E是地球的平均半径，z是电离层穿透点所在的高度，是地球角，θ₀和λ₀分别是地面台站的地理纬度和经度。

4.根据权利要求2所述的一种基于局部球对称假设的单站多系统硬件延迟估计方法，其特征在于，步骤3中，对于在t时刻观测到的符合局部球对称条件的任意两颗卫星i和j而言，它们之间的观测方程如下：

其中，i和j分别表示卫星号，和f_t^j分别表示第i和第j颗卫星在t时刻的映射函数，就是接收机与卫星的组合硬件延迟，它是接收机硬件延迟B_R与第i颗卫星硬件延迟Bⁱ之和，即

为了减少计算冗余，对所有时刻取平均之后的简化方程如下：

其中，T表示这个卫星组合的观测样本数，和分别表示第i和第j颗卫星组合中各自的映射函数平均值。

5.根据权利要求4所述的一种基于局部球对称假设的单站多系统硬件延迟估计方法，其特征在于，步骤4中，将编号为i和j的卫星构成的组合记为编号为k的组合，可以将各个卫星组合的简化方程联立成如下的稀疏矩阵形式：

其中，M表示待求解的组合硬件延迟的个数，K表示卫星组合的个数，b_m表示第m颗卫星与接收机的组合硬件延迟，y_k表示在组合k中编号为i和j的卫星的组合观测量：由元素f_ki构成的K×M维矩阵是一个稀疏矩阵，它的每一行有且只有两个非零元素，行下标k表示卫星组合的序号，列下标i表示编号为i的卫星，f_ki表示卫星i在组合k中的映射函数平均值，由元素b_m构成的M×1维向量是未知量，可以利用最小二乘法求解出来。