[发明专利]一种基于BDS三频组合的伪距和载波相位随机模型构建方法

说明书

本发明公开了一种基于BDS三频组合的伪距和载波相位随机模型构建方法，涉及卫星导航定位技术领域，该方法包括：获取BDS三频原始观测数据；建立三频伪距和载波相位的GIF组合，估计该GIF组合的方差‑协方差；根据GIF组合的方差‑协方差，由线性组合关系变换构建原始伪距随机模型；建立三频载波相位的GF组合，并估计该GF组合的方差‑协方差；引入载波/伪距噪声比例因子阵，根据原始伪距随机模型和GF组合的方差‑协方差构建原始载波相位的随机模型。本发明极大地优化并改善了BDS随机模型的构建，削弱了由于随机模型不精确对精密定位结果的影响，提高了精密解算RTK、PPP、POD的精度，并改进了模糊度解算和状态估计。

技术领域

本发明涉及卫星导航定位技术领域，特别是涉及一种基于BDS三频组合的伪距和载波相位随机模型构建方法。

背景技术

北斗卫星导航系统(以下简称“BDS”)是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务(Positioning Navigation and Timing，PNT)的国家重要空间基础设施。BDS是目前国际上首个提供全星座三频信号服务的系统，三频信号相比单频或双频信号，能够为用户提供更多的观测冗余信息和更灵活的处理方法，在精密导航定位中具有更大的优势。

用于描述观测值与未知参数之间关系的模型称为函数模型或数学模型。而描述观测值本身统计特性的模型称为随机模型，主要通过一个适当的协方差矩阵来进行定义。在卫星精密定位中，观测量的随机模型构建起到非常重要的作用。卫星信号的噪声受卫星系统、接收机类型、高度角、测量模式和观测环境等复杂条件的影响，难以确定普遍适用的方差-协方差阵。Feng等提出基于三频无几何无电离层组合的方法实现了对GPS、QZSS三频信号观测噪声的实时估计。Wang等在原始的伪距和相位信号中生成4个线性无关的无几何无电离层(以下简称“GIF”)组合来计算方差-协方差阵，应用方差分量估计(VCE)算法获得每个历元三频伪距和相位的协方差阵。

利用GIF组合方法更适合于伪距观测值精度的估计，而对载波相位方差-协方差阵的估计一般假设各频点间独立等精度，这忽略了各频点间精度的差异和各频点间的交叉相关性；或结合方差分量估计算法，计算较为复杂，且未区分各频点伪距和载波相位的交叉相关性。随着三频技术的发展，如何充分利用三频组合优势实现对载波观测量的随机模型构建，是提高BDS精密定位的关键问题。

发明内容

为了优化BDS三频精密定位的随机模型，精化BDS历元更新的定权策略，提高实时及后处理精密定位的精度，本发明充分利用BDS三频数据，基于GIF组合确定历元更新的非差BDS观测量的方差-协方差矩阵，经过基于多元多次回归分析的GIF组合随机噪声估计、原始伪距观测量随机模型构建、原始载波相位观测量随机模型构建等流程，提供了一种基于BDS三频组合的伪距和载波相位随机模型构建方法，可以解决现有技术中存在的问题。

本发明提供了一种基于BDS三频组合的伪距和载波相位随机模型构建方法，该方法包括：

步骤1，获取BDS三频原始观测数据，包括三频伪距观测值和载波相位观测值；

步骤2，建立三频伪距和载波相位的GIF组合，并估计该GIF组合的方差-协方差；

步骤3，根据GIF组合的方差-协方差，由线性组合关系变换构建原始伪距随机模型；

步骤4，建立三频载波相位的GF组合，并估计该GF组合的方差-协方差；

步骤5，引入载波/伪距噪声比例因子阵，根据原始伪距随机模型和GF组合的方差-协方差构建原始载波相位的随机模型。

本发明中的一种基于BDS三频组合的伪距和载波相位随机模型构建方法，其有益效果为：