[发明专利]基于广播星历的GNSS多系统实时精密时间传递方法及系统

权利要求书

1.一种基于广播星历的GNSS多系统实时精密时间传递方法，其特征在于，包括：

获取多个GNSS接收机采集到的GNSS观测数据和广播星历；

根据多个GNSS接收机采集到的GNSS观测数据，获取每两个GNSS接收机之间的GNSS共视卫星，以得到所述GNSS共视卫星的观测数据；并根据所述广播星历，GNSS接收机坐标和GNSS伪距观测值，获取所述GNSS共视卫星的信号发射时刻坐标；

根据所述GNSS共视卫星的观测数据，获取所述GNSS共视卫星的单差无电离层组合伪距和单差无电离层组合相位观测值，再根据所述GNSS共视卫星的信号发射时刻坐标，构建站间单差观测方程；

根据所述站间单差观测方程，构建误差方程，并得到对应的法方程；并根据所述误差方程和所述法方程，获取每两个GNSS接收机之间的相对钟差，以根据所述相对钟差进行实时精密时间传递；

在所述获取多个GNSS接收机采集到的GNSS观测数据和广播星历之后，所述方法还包括：

将GNSS观测数据中存在粗差的GNSS卫星剔除，以使得每个GNSS接收机采集到的GNSS观测数据来源于不存在粗差的GNSS卫星；

其中，所述GNSS观测数据包括GPS双频伪距和相位观测值，BDS双频伪距和相位观测值，GLONASS双频伪距和相位观测值；

所述根据所述广播星历、GNSS接收机坐标和GNSS伪距观测值，获取所述GNSS共视卫星的信号发射时刻坐标，包括：

获取所述广播星历的轨道信息和钟差数据；

根据所述轨道信息、所述钟差数据、GNSS接收机坐标和GNSS伪距观测值，获取对应卫星的信号发射时刻坐标；

所述站间单差观测方程为：

其中，g、c和r分别表示GPS、BDS和GLONASS的卫星标识；a和b表示GNSS接收机标识；表示GPS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合伪距观测值；表示GPS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合相位观测值；表示GPS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差卫地距；表示GPS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差对流层延迟；Δt_ab表示无电离层组合的GNSS接收机a和GNSS接收机b之间的相对钟差；表示GPS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合模糊度；表示BDS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合伪距观测值；表示BDS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合相位观测值；表示BDS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差卫地距；表示BDS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差对流层延迟；表示BDS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合模糊度；表示GNSS接收机a和GNSS接收机b对应的GPS和BDS间的单差系统偏差；表示GLONASS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合伪距观测值；表示GLONASS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合相位观测值；表示GLONASS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差卫地距；表示GLONASS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差对流层延迟；表示GLONASS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合模糊度；表示GNSS接收机a和GNSS接收机b对应的GPS和GLONASS间的单差系统偏差，ΔIFB_ab表示GNSS接收机a和GNSS接收机b对应的GLONASS单差伪距频间偏差系数，ε表示单差观测值噪声，n^r表示GOLNASS的卫星频率号；

其中，表示GPS卫星对应GNSS接收机a的L1载波的非差伪距观测值；表示GPS卫星对应GNSS接收机b的L1载波的非差伪距观测值；表示GPS卫星对应GNSS接收机a的L2载波的非差伪距观测值；表示GPS卫星对应GNSS接收机b的L2载波的非差伪距观测值；表示GPS卫星对应GNSS接收机a的L1载波的非差相位观测值；表示GPS卫星对应GNSS接收机b的L1载波的非差相位观测值；表示GPS卫星对应GNSS接收机a的L2载波的非差相位观测值；表示GPS卫星对应GNSS接收机b的L2载波的非差相位观测值；f_g,1表示GPS卫星对应的L1载波频率，f_g,2表示GPS卫星对应的L2载波频率；表示BDS卫星对应GNSS接收机a的L1载波的非差伪距观测值；表示BDS卫星对应GNSS接收机b的L1载波的非差伪距观测值；表示BDS卫星对应GNSS接收机a的L2载波的非差伪距观测值；表示BDS卫星对应GNSS接收机b的L2载波的非差伪距观测值；表示BDS卫星对应GNSS接收机a的L1载波的非差相位观测值；表示BDS卫星对应GNSS接收机b的L1载波的非差相位观测值；表示BDS卫星对应GNSS接收机a的L2载波的非差相位观测值；表示BDS卫星对应GNSS接收机b的L2载波的非差相位观测值；f_c,1表示BDS卫星对应的L1载波频率，f_c,2表示BDS卫星对应的L2载波频率；表示GLONASS卫星对应GNSS接收机a的L1载波的非差伪距观测值；表示GLONASS卫星对应GNSS接收机b的L1载波的非差伪距观测值；表示GLONASS卫星对应GNSS接收机a的L2载波的非差伪距观测值；表示GLONASS卫星对应GNSS接收机b的L2载波的非差伪距观测值；表示GLONASS卫星对应GNSS接收机a的L1载波的非差相位观测值；表示GLONASS卫星对应GNSS接收机b的L1载波的非差相位观测值；表示GLONASS卫星对应GNSS接收机a的L2载波的非差相位观测值；表示GLONASS卫星对应GNSS接收机b的L2载波的非差相位观测值；f_r,1表示GLONASS卫星对应的L1载波频率，f_r,2表示GLONASS卫星对应的L2载波频率；(x_a,y_a,z_a)表示GNSS接收机a的精确坐标，(x_b,y_b,z_b)表示GNSS接收机b的精确坐标；表示基于GNSS接收机a对应的GPS卫星的信号发射时刻坐标，表示基于GNSS接收机b对应的GPS卫星的信号发射时刻坐标；表示基于GNSS接收机a对应的BDS卫星的信号发射时刻坐标，表示基于GNSS接收机b对应的BDS卫星的信号发射时刻坐标；表示基于GNSS接收机a对应的GLONASS卫星的信号发射时刻坐标，表示基于GNSS接收机b对应的GLONASS卫星的信号发射时刻坐标；表示GPS卫星对应GNSS接收机a的对流层干延迟投影函数；表示GPS卫星对应GNSS接收机b的对流层干延迟投影函数；表示GPS卫星对应GNSS接收机a的对流层湿延迟投影函数；表示GPS卫星对应GNSS接收机b的对流层湿延迟投影函数；表示BDS卫星对应GNSS接收机a的对流层干延迟投影函数；表示BDS卫星对应GNSS接收机b的对流层干延迟投影函数；表示BDS卫星对应GNSS接收机a的对流层湿延迟投影函数；表示BDS卫星对应GNSS接收机b的对流层湿延迟投影函数；表示GLONASS卫星对应GNSS接收机a的对流层干延迟投影函数；表示GLONASS卫星对应GNSS接收机b的对流层干延迟投影函数；表示GLONASS卫星对应GNSS接收机a的对流层湿延迟投影函数；表示GLONASS卫星对应GNSS接收机b的对流层湿延迟投影函数；T_D,a表示GNSS接收机a的天顶对流层干延迟；T_D,b表示GNSS接收机b的天顶对流层干延迟；T_W,a表示GNSS接收机a的天顶对流层湿延迟；T_W,b表示GNSS接收机b的天顶对流层湿延迟；

在所述根据所述GNSS共视卫星的观测数据，获取所述GNSS共视卫星的单差无电离层组合伪距和单差无电离层组合相位观测值，再根据所述GNSS共视卫星的信号发射时刻坐标，构建站间单差观测方程之后，所述方法还包括：

对所述单差无电离层组合伪距和所述单差无电离层组合相位观测值中的误差进行修正，以根据误差修正后的单差无电离层组合伪距和单差无电离层组合相位观测值，构建误差方程；对所述单差无电离层组合伪距和所述单差无电离层组合相位观测值中的误差进行修正，具体包括：

对所述单差无电离层组合伪距观测值和所述单差无电离层组合相位观测值中的地球自转效应误差、卫星天线相位中心偏差、卫星天线相位中心变化、接收机天线相位中心偏差、接收机天线相位中心变化、相对论效应、引力延迟、相位缠绕和对流层干延迟进行修正，得到误差修正后的单差无电离层组合伪距和单差无电离层组合相位观测值；

所述根据所述站间单差观测方程，构建误差方程，包括：

将接收机相对钟差、天顶对流层湿延迟和单差无电离层组合模糊度、单差接收机系统间偏差和GLONASS单差伪距频间偏差系数作为参数估计，并根据误差修正后的单差无电离层组合伪距和单差无电离层组合相位观测值，构建误差方程：

V＝BX-l,D；

其中，B表示设计矩阵，X表示待估参数向量，l表示观测值向量，V表示观测值残差向量，D表示观测值向量权阵；所述观测值向量权阵为对角线矩阵，根据先验方差和卫星高度计算得到的；

其中，和分别表示误差修正后对应的单差无电离层组合伪距和单差无电离层组合相位观测值；i，j和k分别表示GPS卫星、BDS卫星和GLONASS卫星的数量；表示第i个GPS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合伪距观测值先验方差，表示第i个GPS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合相位观测值先验方差，表示第j个BDS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合伪距观测值先验方差，表示第j个BDS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合相位观测值先验方差，表示第k个GLONASS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合伪距观测值先验方差，表示第k个GLONASS卫星对应的GNSS接收机a和GNSS接收机b的单差无电离层组合相位观测值先验方差；

所述根据所述误差方程和所述法方程，获取每两个GNSS接收机之间的相对钟差，以根据所述相对钟差进行实时精密时间传递，包括：

根据所述误差方程中的设计矩阵、观测值向量权阵和观测值向量，构建法方程；

通过法方程相加，获取整体法方程，并对所述整体法方程进行求解，获取到每两个GNSS接收机之间的相对钟差，以根据所述相对钟差进行实时精密时间传递。