[发明专利]基于多GNSS的单频精密单点定位算法的时间频率传递方法

权利要求书

1.基于多GNSS的单频精密单点定位算法的时间频率传递方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1：第一接收机A接有高精度的第一外接原子钟A，第一外接原子钟A为第一接收机A提供1pps/10M的高精度时间频率信号；

步骤2：第一接收机A通过天线接收到多个卫星系统的单频点伪距、载波相位观测数据，将二者统称为第一单频观测数据；

步骤3：基于第一单频观测数据与精密产品数据，进行钟差参数估计，解算得到本地的第一钟差参数ClockA-参考时间，也就是本地的第一接收机A的时钟与使用的精密产品参考时间尺度的差值；

其中钟差参数估计具体包括下列步骤：

步骤31：首先从外接有高精度原子钟的GNSS接收机获取到单频点伪距、载波相位观测数据；

步骤32：根据是否需要电离层产品选择具体的处理策略，如果选择需要电离层产品，那么根据实际精度的要求，从外部获取电离层产品；

步骤33：如果不需要获取电离层产品，或者需要获取，在获取电离层产品成功后，同时获取相应时的精密轨道、精密钟差、差分码偏差DCB产品；

步骤34：上述所有数据准备好后，开始逐一历元进行处理，将上述数据代入以下载波相位与伪距观测方程中，如果有电离层产品，将电离层产品作为已知参数代入；

以下方程为基础，通过模型修正、外部产品以及参数估计手段，对与卫星有关的误差，包括卫星钟差、卫星轨道误差、相对论效应、与接收机和测站有关的误差，包括接收机钟差、接收机天线相位误差、地球潮汐、地球自转、与信号传播有关的误差，包括对流层延迟误差、电离层延迟误差和多路径效应，进行处理；

其中，P与Φ分别代表伪距与载波相位观测值，所有的上角标s代表卫星号，所有的下角标r代表接收机，所有的下角标j代表频点；所以与分别代表j频点数据，在卫星s与接收机r之间的伪距与载波相位观测值；

代表接收机r与卫星s的站星几何距离，c代表光速，dt_r代表接收机钟差，dt^s代表卫星s的钟差，Z_w代表湿的天顶方向对流层延迟，w代表湿，MF_w(e)代表投影函数，代表j频点的基于1频点的电离层延迟系数，代表第一频点卫星S到接收机的电离层延迟，与分别代表j频点伪距在卫星与接收机端的硬件延迟，与分别代表j频点载波相位在卫星与接收机端的硬件延迟，代表j频点信号，卫星s到r接收机的模糊度参数，与分别代表j频点信号，卫星s到r接收机伪距观测值P与载波相位观测值Φ的残差，也即函数模型对所有误差没有量化的部分；

步骤35：如果电离层参数未知，无法从外部获取已知的电离层值使用半和模型进行消电离层参数，由公式(6)推导得到如下公式：

其中，这里的L对应公式(1)的Φ，代表j频点数据，在卫星s与接收机r之间的载波相位观测值，为线性化方程得到的参数，而由于使用的是基于P1/P2码得到的卫星钟差产品，所以代表的是对于差分码偏差进行修正项，其中为DCB修正系数，使用不同的频点以及码组合将需要不同的修正系数，代表基于P1/P2码的差分码偏差产品；X代表线性化待估参数，其中包含钟差参数；代表消电离层组合的卫星钟差产品；的方程为整合得到的函数观测方程；为整合得到的延迟参数,为待估计参数；

通过半和模型，对电离层参数进行消除，除了电离层的处理，再获取相应的精密轨道、精密钟差、DCB的产品代入公式(7)；

步骤36：对准备好单个历元数据，进行基本的质量控制，包括对粗差的剔除、周跳的探测；

步骤37：进行扩展卡尔曼滤波处理，对钟差参数dt_r进行估计，得到相应的观测数据残差估计参数公式如下所示：

时间更新方程：

其中，其中n维向量为k时刻的系统状态变量，n维向量是k-1时刻的系统状态变量；A是状态转移矩阵或者过程增益矩阵，是n×n阶方阵，其上标T为转置，它将k-1时刻状态和当前的k时刻状态联系起来；B是控制输入的增益，u_k-1为驱动噪声，并没有控制增益，所以Bu_k-1这一项为零；为X参数的协方差矩阵，Q为状态方程噪声；

状态更新方程：

其中K_k表示卡尔曼增益，是滤波的中间结果，H表示量测矩阵，是m×n阶矩阵，它把m维测量值转换到n维与状态变量相对应；Z_k表示测量值，是m阶向量；R为观测噪声矩阵，为更新的待估计参数，P_k为更新的待估计参数协方差矩阵；

步骤38：对应卫星残差过大，则剔除该卫星，回到步骤7进行重新估计，直到所有数据满足阈值条件为止；阈值的使用根据实际处理过程经验值；

步骤39：保存相关结果钟差参数dt_r，估计的同时，得到坐标、模糊度、系统间偏差参数，保存该历元结果的同时，回到步骤6，进行下一个历元结果的处理；

步骤4：第二接收机B接有高精度的第二外接原子钟B，第二外接原子钟B为第二接收机B提供1pps/10M的高精度时间频率信号；

步骤5：第二外接接收机B通过天线接收到多个卫星系统的单频点伪距、载波相位观测数据，将二者统称为第二单频观测数据；

步骤6：基于第二单频观测数据与精密产品数据，进行钟差参数估计，解算得到本地的第二钟差参数ClockB-参考时间，也就是本地的第二接收机B的时钟与使用的精密产品参考时间尺度的差值；

步骤7：对两地得到的第一钟差参数ClockA、第二钟差参数ClockB进行统一，同时对两地的接收机进行仪器测量的方式或者使用接收机给出的标校值，进而完成两地的时间频率传递，得到相应的应用；

ClockA-ClockB＝(ClockA-参考时间)-(ClockB-参考时间)。