[发明专利]一种基于相位观测值实时探测北斗卫星轨道机动的方法

权利要求书

1.一种基于相位观测值实时探测北斗卫星轨道机动的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、数据获取；

收集测站上北斗卫星的双频观测值以及北斗数据处理需要的辅助数据，所述辅助数据包括北斗卫星广播星历、天线相位中心和地球自转参数；

步骤二、数据预处理；

根据步骤一获取的北斗卫星广播星历，对所述北斗卫星的双频观测值进行数据质量检查和粗差剔除，删除无北斗卫星星历和观测值不完整的数据，得到干净的数据；

步骤三、误差修正；

对步骤二得到的干净的数据进行相对论、潮汐、天线相位中心、对流层和地球自转误差的修正；

步骤四、建立方程；

首先对步骤二预处理后得到的北斗卫星干净的双频相位观测值分别进行无电离层组合，形成无电离层组合观测值；同时根据所述北斗卫星广播星历和测站初始位置，建立北斗卫星历元间差分的观测方程，如式(1)：

根据北斗卫星位置和测站概略位置计算卫星的高度角，并根据北斗卫星高度角和观测噪声确定其对应的随机模型如式(2)：

其中，Φ_IF为无电离层组合的相位观测值，角标s代表卫星，角标r代表测站，e为卫星和接收机天线间的单位矢量，Δ代表历元间差分，t代表观测时间，c代表光速，δT_r为接收机钟差，为其他非模型化误差，包括星历残差、大气残差和多路径残差；θ为卫星高度角；

观测方程线性化后，其对应的误差方程和权阵如式(3)；

其中，V为观测值残差矢量，A为未知参数的系数矩阵，为未知参数矢量，L为观测值扣除误差后的常数项矢量；

步骤五、参数解算；

根据步骤四所述的误差方程(3)和随机模型(2)进行最小二乘参数估计，获取三维速度值以及对应的观测值残差(V)和观测值常数值矩阵(L)；

步骤六、计算经验阈值；

根据步骤五获取的观测值残差V，计算残差V的STD序列，并将无轨道机动条件下一天的STD序列平均值的3倍作为判断北斗卫星机动是否发生的经验阈值；

步骤七、判断轨道机动；

若当前历元计算出的观测值残差STD超出步骤六得到的经验阈值，并且持续5分钟一直超出阈值，则判定为北斗卫星轨道机动发生；若当前历元计算出的观测值残差STD未超出步骤六得到的经验阈值，则判定为北斗卫星轨道机动未发生；

步骤八、判断机动卫星号；

若探测出北斗卫星轨道机动发生，则根据步骤五得到的观测值常数矩阵L，判定最大的L值对应的北斗卫星为即轨道机动卫星。

2.根据权利要求1所述的一种基于相位观测值实时探测北斗卫星轨道机动的方法，其特征在于，所述步骤一中北斗卫星的双频观测值包括双频伪距观测值和双频载波相位观测值。

3.根据权利要求2所述的一种基于相位观测值实时探测北斗卫星轨道机动的方法，其特征在于，所述步骤二的具体操作为：通过双频伪距观测值定位计算基准站的坐标，与测站坐标进行对比，若对比结果超过预设阈值，则通过残差分析算法剔除删除无北斗卫星星历和观测值不完整的数据，得到干净的数据，同时剔除该粗差北斗卫星。

4.根据权利要求1所述的一种基于相位观测值实时探测北斗卫星轨道机动的方法，其特征在于，所述步骤3中相对论和潮汐修正使用IERS Conventions2010中指定的模型修正，天线相位中心修正采用igs14.atx模型修正，对流层修正采用Saastamoinen模型修正，地球自转误差修正使用IERS EOP C04模型修正。

5.根据权利要求1所述的一种基于相位观测值实时探测北斗卫星轨道机动的方法，其特征在于，所述步骤三还包括对天线相位缠绕、固体潮、多径误差和观测噪声的修正，所述天线相位缠绕使用Wu模型进行改正，所述固体潮采用IERS2010模型进行修正，所述多径误差，观测噪声在数据处理中忽略不计。

6.根据权利要求1所述的一种基于相位观测值实时探测北斗卫星轨道机动的方法，其特征在于，所述步骤四中形成无电离层组合观测值后，对所述无电离层组合观测值应用滤波器过滤。

7.根据权利要求1所述的一种基于相位观测值实时探测北斗卫星轨道机动的方法，其特征在于，所述步骤一中北斗卫星的双频观测值包括双频载波相位观测值和双频伪距观测值。