[发明专利]一种顾及卫星轨道误差的低轨导航增强实时定位方法

说明书

本发明公开了一种顾及卫星轨道误差的低轨导航增强实时定位方法，属于低轨卫星导航增强定位领域。该方法采用两步法减弱轨道误差的影响，其使用地面接收机接收观测数据与导航电文，计算导航卫星和低轨卫星各自的轨道和钟差；按照常规方式进行定位，待定位收敛后，估计轨道误差参数，通过给定适当的权重，吸收低轨卫星和导航卫星轨道误差，从而达到提高定位精度的作用。本发明利用低轨导航增强PPP收敛速度快的特性，通过快速收敛载波相位模糊度，进而引入轨道误差参数，用以削弱卫星轨道误差对定位的影响，提高低轨导航增强定位的精度。

技术领域

本发明属于卫星导航定位技术领域，尤其涉及一种顾及卫星轨道误差的低轨导航增强实时定位方法。

背景技术

随着北斗三号全球定位系统的建成，目前包括北斗、GPS、GLONASS、Galileo在内有四大全球定位系统，以及日本QZSS和印度IRNSS等区域卫星导航系统。这些导航系统的基本定位服务精度为米级，无法满足高精度定位如无人驾驶、无人机、机器人导航定位的需求。为了提高导航系统的服务精度，各国均研发了地基增强系统和星基增强系统。地基增强系统采用差分定位技术，实现一定区域范围内的高精度瞬时定位，但是由于单基站服务范围较小，需要布设大量地面基站，难以实现偏远地区、沙漠及海洋区域的覆盖，且投资巨大，建设周期冗长，业务范围有限。星基增强系统一般依托GEO卫星，投入较小，易于实现，已先后有美国的WAAS、俄罗斯的SDCM、欧洲的EGNOS以及日本的MSAS等投入运行，但受相关物理规律和技术水平的约束，该体制存在链路损耗大、地面终端难以小型化等问题，不能满足当前用户对快速高精度导航服务的要求，且目前的高轨星基增强系统仍是一个区域增强系统，不能满足全球范围内的高精度实时应用需求。利用精密单点定位技术虽然能够实现全球厘米级定位精度，但是需要相对比较长的收敛时间分离载波相位模糊度参数。目前单系统精密单点定位的收敛时间在30-40分钟，四系统的收敛时间也需要10分钟以上，严重影响了定位的应用场景。

低轨卫星距离地面较近，卫星运行速度迅速，相同时间间隔内，低轨卫星将比中高轨导航卫星在天空中划过更长的轨迹，因此观测几何构型变化相对较为剧烈，将有助于快速分离载波相位模糊度参数、定位坐标以及对流层参数，解决当前高精度定位服务的瓶颈，实现精密单点定位的快速收敛。

实现低轨导航增强精密单点定位，首先需要获得低轨卫星的精密轨道和钟差。在事后处理中，可获得较高精度的低轨卫星的精密轨道和钟差，但是低轨导航增强精密单点定位需要实时获得精密轨道和钟差，采用地面上注预报轨道，星上实时钟差计算的方式，可向地面终端播发相应的星历与钟差。然而低轨星历不可避免的会存在误差，因此会对地面用户终端定位时带来较大影响。

发明内容

针对现有低轨导航定位技术存在的问题，本发明提供了一种顾及卫星轨道误差的低轨导航增强实时定位方法，其通过构造正弦或余弦函数，可最大程度的吸收卫星轨道误差对定位结果的影响。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种顾及卫星轨道误差的低轨导航增强实时定位方法，包括如下步骤：

步骤1，地面接收机接收来自导航卫星和低轨导航增强卫星的观测数据；

步骤2，获得导航卫星和低轨导航增强卫星的导航电文，计算导航卫星和低轨导航增强卫星的广播星历和钟差，获取卫星状态空间表示的改正信息，对广播星历和钟差进行改正，得到高精度的轨道和钟差；

步骤3，对步骤1获得的观测数据进行预处理，剔除粗差；

步骤4，进行传统单点定位计算；

步骤5，进行精密单点定位计算；

步骤6，待精密单点定位结果收敛后，固定载波相位模糊度，引入附加轨道误差参数，吸收卫星轨道误差的影响；