[发明专利]一种支持可变场景的卫星高精度观测数据仿真方法

说明书

本发明公开了一种支持可变场景的卫星高精度观测数据仿真方法，属于卫星导航定位技术领域。本发明首先根据卫星钟差、DCB以及PCO/PCV误差来模拟不同导航系统；其次，通过轨道、钟差、电离层误差实现多类型卫星的模拟仿真；接着综合表征观测环境仿真，从而解决多场景下多导航系统多类型卫星的联合高精度观测仿真难题。本发明相比现有的卫星导航观测仿真技术，提出了由误差权阵来综合表征不同卫星系统、不同卫星类型和不同观测环境的仿真理念，为各类复杂场景下的精密定位研究，提供精密观测数据仿真支撑。通过本发明方法，用户使用单计算机即可实现多场景多系统下的观测数据仿真，易操作、容易实现。

技术领域

本发明涉及一种支持可变场景下的北斗、GNSS及LEO卫星的高精度观测数据仿真方法，其针对复杂场景下的导航观测数据进行模拟仿真，实现了场景的灵活配置，同时支持各卫星导航系各类型卫星的仿真，考虑了多类型误差模型，保证了观测数据的仿真精度，并且能够支持各频点不同类型观测量的仿真，属于卫星导航定位技术领域。

背景技术

随着我国北斗三号全球卫星导航系统正式开通，北斗也成为继GPS、GLONASS之后第三个能够在全球范围提供公开可靠、稳定服务的全球导航系统，很多研究表明多系统联合的精密定位能够提高定位精度和定位连续性，因此，开展多系统的联合仿真是很有必要的。此外，在复杂场景下，仅依靠导航卫星是无法满足连续、可靠的定位需求，在此背景下，国内外很多学者提出基于低轨通信卫星星座开展导航增强系统的研究。因此，如何满足复杂观测场景下的多导航系统+LEO的观测仿真，成为目前重要的需求。而目前大多数的观测仿真，主要集中于单卫星系统、非低轨卫星的单场景的仿真，不能满足目前的发展需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种支持可变场景的卫星高精度观测数据仿真方法，解决了多场景(如城市峡谷环境、湖泊海洋环境、盘山环境、开阔环境)下多导航系统(如北斗、GPS、Galileo)多类型卫星(如MEO、IGSO、GEO及LEO)的联合高精度观测仿真问题。

本发明解决的技术方案为：

一种支持可变场景的卫星高精度观测数据仿真方法，包括以下步骤：

(1)基于不同卫星系统的卫星有效载荷、通道时延的差异性特点，通过卫星钟差、卫星硬件延迟参数DCB、天线相位中心偏差PCO及天线相位中心变化PCV误差仿真，实现包括BDS、GPS、Galileo在内的多卫星系统的差异仿真；

(2)通过轨道、钟差、电离层误差实现MEO、IGSO、GEO以及LEO卫星的差异化仿真；

(3)基于伪距/载波噪声水平、卫星截止高度角、电离层延迟误差、对流层延迟误差，综合表征包括城市峡谷场景、湖泊海洋场景、盘山场景、开阔场景的观测环境的差异化仿真；

(4)根据卫星系统和卫星类型，选择对应的支持频点，确定频点设计矩阵；其中，GPS支持L1/L2/L5频点，卫星类型属于MEO，BDS支持B1I/B1C/B2a/B3I频点，卫星类型分别属于MEO/IGSO/GEO，Galileo支持E1/E5a/E5b频点和LEO L1/L2频点，E1/E5a/E5b频点的卫星类型属于MEO，LEO L1/L2频点的卫星类型属于LEO；

(5)根据卫星系统的选择、卫星类型的选择以及观测环境的误差表征参数，进行各误差模型的仿真计算，包括地球自转效应误差、相对论效应误差、卫星/接收机的PCO及PCV误差、卫星/接收机天线相位缠绕误差、对流层误差、电离层误差、潮汐误差；

(6)将步骤(5)中各误差模型仿真计算的结果归算至各卫星各频点各类型的观测数据计算，包括伪距、载波、多普勒、信噪比四种类型的观测数据，完成观测数据的仿真。

进一步的，步骤(1)的具体步骤如下：

(101)根据卫星钟差误差特点，采用二次多项式形式来模拟仿真不同卫星系统的卫星钟差，表示为：