[发明专利]一种附加钟差模型约束的GNSS机动卫星定轨方法

权利要求书

1.一种附加钟差模型约束的GNSS机动卫星定轨方法，其特征在于，包括如下步骤:

步骤1，获取包含机动卫星观测数据的IGS/MGEX观测网的全球分布的GNSS测站观测数据；

步骤2，对机动前和机动期间的弧段进行常规的多星融合动力学批处理精密定轨，在定轨计算时根据卫星的轨道机动时间，去掉该卫星轨道机动开始后的观测数据，使动力学定轨的参数估值不受该卫星轨道机动的影响，即机动期间接收机钟差、对流层延迟、系统间偏差参数由其他非机动卫星的观测量确定；

步骤3，提取步骤2中估计的机动期间接收机钟差、对流层延迟、系统间偏差参数及机动前的模糊度参数；

步骤4，基于机动前机动卫星的卫星钟差估值拟合钟差预报模型参数，预报生成机动期间该卫星钟差；

步骤5，将步骤4得到的机动期间t_i时刻卫星钟差预报值形成虚拟观测方程，并根据卫星钟差的预报精度函数确定虚拟观测方程的权；

步骤6，将机动期间的接收机钟差、对流层延迟、系统间偏差和未发生跳变的模糊度参数固定为步骤3中提取的相应估计值，对步骤5的预报钟差虚拟观测方程进行加权，采用反向动态精密单点定位方法估计卫星位置、卫星钟差及发生跳变的模糊度，对卫星位置初值进行迭代计算与更新，直至收敛，即完成机动期间卫星精密轨道确定。

2.如权利要求1所述的一种附加钟差模型约束的GNSS机动卫星定轨方法，其特征在于：步骤4的具体实现方式如下，

根据卫星广播星历判断卫星钟差是否存在跳变，当卫星钟差没有发生跳变时，采用式(1)模型对卫星钟差进行预报，即根据步骤2中机动前的卫星钟差估值拟合模型参数a₀,a₁,a₂, a_c和a_s，然后预报出机动期间的卫星钟差值，其中GPS铷钟(GPS,Rb)适用于二次项模型，GPS铯钟(GPS,Cs)和北斗卫星(BDS)适用于一次项模型；

其中，a₀,a₁,a₂分别为钟偏、钟速和钟漂；A是振幅；T是星载原子钟主要周期项的周期，与轨道周期一致；是初始相位；t是与参考时刻的时间间隔；ε(t)为模型误差。

3.如权利要求1所述的一种附加钟差模型约束的GNSS机动卫星定轨方法，其特征在于：步骤4中机动期间t_i时刻卫星钟差预报值形成虚拟观测方程的表示为：

其中，为t_i时刻卫星钟差预报值；t^s为t_i时刻卫星钟差待估参数；v^s为预报钟差误差。

4.如权利要求3所述的一种附加钟差模型约束的GNSS机动卫星定轨方法，其特征在于：步骤4中确定预报钟差虚拟观测方程的权函数为：

其中τ＝t_i-t_ref为预报时长，单位为秒；t_ref是用于确定公式(1)模型系数的卫星钟差最后一个历元的时刻，即步骤2标记的机动时刻前一个解算历元对应的时间。

5.如权利要求4所述的一种附加钟差模型约束的GNSS机动卫星定轨方法，其特征在于：步骤6的具体实现方式如下，

机动期间t_i时刻测站对卫星的无电离层组合观测方程表示为：

其中，和分别为相位和伪距的无电离层组合观测值；||x_r-x^s||为卫地距；c为光速；t^s，t_r分别为卫星钟差待估参数 和接收机钟差；为接收机端北斗相对于GPS的系统间偏差；λ_LC和分别为无电离层组合相位观测值的波长和模糊度；和Z_r分别为对流层湿分量投影函数及天顶对流层延迟；为相位观测值对应的卫星、接收天线相位中心偏差及变化改正量、大气负荷潮汐改正、海洋潮汐改正和相对论效应各项误差改正量之和；为伪距观测值对应的卫星、接收天线相位中心偏差及变化改正量、大气负荷潮汐改正、海洋潮汐改正和相对论效应各项误差改正量之和，采用已有模型较为精确计算确定；和分别为无电离层相位和伪距组合观测值噪声；

测站坐标x_r为已知值，将接收机钟差t_r、Z_r、系统间偏差和无电离层组合相位观测值的模糊度固定为步骤3中提取的相应估计值，则式(4)的待估参数仅为卫星位置、卫星钟差及发生周跳的模糊度参数，同时引入步骤5的预报钟差虚拟观测方程并采用式(3)的权函数，则t_i时刻的误差方程可表示为：

其中分别为相位和伪距观测方程对应的观测量减计算量；为t_i时刻的卫星钟差预报值，t^s为卫星钟差待估参数；为从测站位置至卫星位置初值的方向余弦，Δx^s为卫星位置改正值；为发生周跳的模糊度参数，采用最小二乘方法对误差方程(5)进行迭代解算直至收敛，则进入下一历元计算直至完成整个机动时段的定轨解算。