[发明专利]一种基于电离层延迟先验信息和时空变化信息双约束的非差非组合PPP方法

说明书

本发明提供了一种基于电离层先验信息和顾及电离层时空变化信息双约束的非差非组合PPP定位方法。基于电离层空间变化结构，即电离层延迟空间相关性和变异性信息的统计，通过克里金空间内插方法获取高精度高分辨率的电离层格网，提供精确的电离层延迟先验改正信息，同时加入恰当的时间域约束信息，进行非差非组合PPP(IC‑PPP)定位解算，有效解决了非差非组合PPP中电离层延迟改正精度和提高初始定位精域与收敛速度的问题。

技术领域

本发明属于全球卫星导航定位技术领域，涉及一种基于电离层延迟改正先验信息和时空变化信息双约束的双频非差非组合PPP(IC-PPP)定位方法。

背景技术

随着全球卫星导航定位系统(GNSS)的发展精密单点定位(PPP)算法模型也在不断优化，使得PPP技术在高精度动态定位、高精度组合导航、GNSS气象学、地壳形变监测、地震灾害预报以及低轨卫星定轨等各领域中得到了广泛应用。其中，在影响PPP定位的误差源中，电离层是与信号平率相关的误差源，且电离层受太阳与地球磁场活动、中性风以及宇宙射线与高能粒子等因素综合影响而成为变化复杂的开放系统，电离层延迟引起的误差可达百米级，是GNSS导航定位中最严重的误差源之一。PPP常用的处理方法大都采用传统的无电离层组合模式，基于无电离层组合的伪距和相位观测方程以消除电离层低阶项误差对定位的不利影响。但该模型会造成观测量造成被放大约3倍、多路径效应与模型化误差被放大和可用观测值减半等不利影响。

针对传统PPP的不足，非差非组合PPP不进行观测值间的组合，直接使用原始观测值形成观测方程，并将各卫星观测路径上电离层延迟统一规划到同一类观测值上作为参数进行估计，避免了高阶电离层误差对PPP定位结果的影响，而且不改变观测值噪声；此外，估计得到的电离层也有助于相关研究。

同时，由于非差非组合PPP方法中参数较多，PPP解较弱，一般需要采用先验电离层模型对电离层参数进行约束，以增强PPP解的强度。在实际应用中，PPP收敛速度和定位精度是最为重要两个问题，而高精度的电离层延迟改正信息可以加快PPP收敛速度并提高初始定位精度。常用的电离层模型包括Klobuchar模型和全球电离层格网产品(GIM)，前者只能提供50～60％左右的电离层延迟误差改正效果，后者的标称精度也只有2～8TECU，并且，由于电离层具有时空变化特性，常用的电离层改正模型并未顾及时空变化因素，制约了非差非组合PPP收敛速度和定位精度的提高。因此，精确电离层延迟模型确定与约束信息的提供对非差非组合PPP至关重要。本发明利用克里金理论中的半变异函数来统计电离层延迟的空间相关性和变异性，，分顾及电离层的空间变化结构，提供空间约束信息，运用克里金空间内插方法建立区域高分辨率电离层格网，提供精确的电离层延迟先验信息，同时加入相关时间域约束，来解决上述目前存在的问题。

发明内容

本发明提供了一种基于电离层先验信息和顾及电离层时空变化信息双约束的非差非组合 PPP定位方法。基于电离层空间变化结构，即电离层延迟空间相关性和变异性信息的统计，通过克里金空间内插方法获取高精度高分辨率的电离层格网，提供精确的电离层延迟先验改正信息，同时加入恰当的时间域约束信息，进行非差非组合PPP(IC-PPP)定位解算，有效解决了非差非组合PPP中电离层延迟改正精度和提高初始定位精域与收敛速度的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过电离层延迟观测量空间相关性与变异性信息的统计，提供电离层VTEC空间域信息，基于克里金方法构建高精度高分辨率的电离层延迟格网模型，为IC-PPP提供高精度的电离层延迟先验约束信息；同时，通过增加合适的时间域约束方程，将GNSS不同频点观测值的电离层延迟归化到L1频点观测路径上的电离层延迟，并以未知参数形式与坐标参数等其他参数进行整体估计，从而获得定位结果，具体包括以下步骤：