[发明专利]一种多系统GNSS信号的多路径误差联合建模纠正方法

说明书

本发明涉及一种多系统GNSS信号的多路径误差联合建模纠正方法。该方法在建模时首先通过多系统GNSS精密单点定位提取出伪距和载波相位观测值的残差；然后在同一幅天空图上进行多系统GNSS重叠频段的多路径模型构建，并对同一网格内的多系统GNSS残差进行相关性分析；最后将得到的模型值存储成多路径改正表。在多路径误差纠正时，无需区分多路径天空图中具体的GNSS系统，仅根据目标卫星在天空图中的高度角和方位角，搜索数据集中相对应的多路径模型值，直接在GNSS原始观测值中进行多路径误差实时纠正。本发明采用多系统GNSS数据联合建模将利用更短的建模周期获得与全轨道周期建模相近的改正效果，计算效率得到较大提升，并顾及了网格点内多路径的非线性变化特征。

技术领域

本发明属于卫星定位导航技术领域，具体涉及一种多系统GNSS信号的多路径误差联合建模纠正方法。

背景技术

2020年7月31日，我国的北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)已经全面建成，面向全球用户提供实时、方便、高精度的服务，其播发的新一代开放服务信号B1C、B2a能够与GPS、Galileo系统重叠频段信号实现互兼容、互操作，适合多系统GNSS精密单点定位(PPP)。由实际复杂环境引起的多路径误差是制约多系统GNSS PPP获得cm-mm级定位精度的瓶颈误差之一。它无法通过差分消除，也难以给出普适的解析形式用参数求解，成为当今国际上高精度卫星定位尚未能有效消除的难点，也是与此相关的科学研究的热点和前沿问题。

由于各GNSS系统的轨道重复周期有所不同，多路径的时间域重复性改正方法必须要计算出每颗卫星的重复周期，并找到它们的重复周期对应的模型数据对观测历元作改正，实施复杂度较高。目前，多路径的空间域重复性改正方法具有算法简单、易于实施，且能够实时改正多路径误差的优势，基于趋势面分析的多路径半天球图(T-MHM)只需要知道卫星在天空图上的位置(高度角和方位角)就可以作改正，不需要外推，不仅适用于静态观测，还适用于多路径效应主要来自载体本身的动态观测，如飞机、轮船。采用空间重复性方法对具有不同轨道重复周期的GNSS卫星进行多路径建模和改正实施较为方便。但以上基于空间重复性方法仅适用于单GNSS系统。研究发现，GPS利用5-7个重复周期的观测数据建模得到的改正结果效果最佳。据此可知，Galileo的轨道重复周期为10个恒星日，大约需要两个月的观测数据才能获得最佳的多路径改正效果，而大多数实时GNSS监测应用只能在非常有限的时间跨度内采集观测数据。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种多系统GNSS信号的多路径误差联合建模纠正方法，用于典型场景下GPS、BDS-3和Galileo互兼容互操作频率信号的多路径改正。该方法采用多系统GNSS数据联合建模，能够提升多路径天空图采样点的空间覆盖率，进而更准确地表述格点内多路径的非线性变化特征，并利用更短的建模周期完成天空图建模全覆盖，使得计算效率得到较大提升。本发明在比较紧急的应用中优势更为明显，应用场景更广。

本发明提供的技术方案是一种多系统GNSS信号的多路径误差联合建模纠正方法，包括以下步骤：

步骤1，构建多系统GNSS非差非组合PPP观测方程，求解单天PPP位置估计解；

步骤2，确定观测站位置真值；

步骤3，多系统GNSS多路径误差联合建模；

步骤3.1，确定GPS、BDS-3、Galileo三系统最佳建模天数；

步骤3.2，划分天空网格，对网格点内部的多路径残差值实施趋势面拟合；

步骤3.3，使用针对单轨迹格点的约束最小二乘拟合判别是否存在多重共线性；

步骤3.4，对趋势面分析的结果进行统计检验；

步骤4，对同一网格内多系统GNSS多路径残差值进行相关性分析；

步骤5，对多系统GNSS单点精密定位多路径误差进行实时纠正。