[发明专利]GNSS 三频高精度卫星钟差估计与服务方法

摘要

本发明涉及GNSS(GPS、北斗、Galileo等) 三频高精度卫星钟差的估计与服务方法。充分利用无电离层延迟相位组合L1/L2、伪距组合P1/P2对应卫星钟差与无电离层延迟相位组合L1/L5、伪距组合P1/P5对应卫星钟差差异的稳定特性、历元间差分算法的模糊度消去优势，进行GNSS(GPS、北斗、Galileo等)三频高精度卫星钟差的估计与服务。为GNSS(GPS、北斗、Galileo等) 三频高精度卫星钟差的估计与服务提供新的理论与方法，提高计算效率，减少计算机的存储空间等。此外，参数化的高精度卫星钟差差异替代了其对应的序列，减少了卫星钟差发布、服务中的通信流量。说明书摘要中所涉及的观测，如L1、L2、L5、P1、P2、P5为GPS 系统中三频观测信号的传统表达，其他系统如北斗、Galileo系统等可以依次类推。

主权项

一种GNSS三频高精度卫星钟差估计与服务方法，其特征在于基于全球GNSS或局域GNSS参考站数据，采用无电离层延迟相位组合L1/L2、伪距组合P1/P2和无电离层延迟相位组合L1/L5、伪距组合P1/P5，求解双频观测对应的高精度卫星钟差及其差异，并采用线性函数与4阶谐函数组成的混合函数对卫星钟差差异模型化，通过拟合，得到每颗卫星对应混合函数的8个谐函数系数和2个线性函数系数；最后根据模型化参数提出服务策略；在高精度卫星钟差差异的求解中，无电离层延迟相位组合L1/L2与L1/L5的差异用于求解高精度卫星钟差差异的变化部分，无电离层延迟伪距组合P1/P2与P1/P5的差异用于求解高精度卫星钟差差异的稳定部分；具体步骤如下：（1）采用无电离层延迟相位组合L1/L2、伪距组合P1/P2或无电离层延迟相位组合L1/L5、伪距组合P1/P5，求解双频观测对应的高精度卫星钟差，GNSS三频观测无电离层延迟组合可以写为：(1)(2)(3)(4)式中：r、s分别代表接收机和卫星；ρ 为站星间距离；δ^r_1,2、δ^s_1,2分别为无电离层延迟L1/L2、P1/P2对应的接收机、卫星对应的钟差；δ^r_1,5、δ^s_1,5分别为无电离层延迟L1/L5、P1/P5对应的接收机、卫星钟差； const_1,2、const_1,5 为无电离层延迟相位组合L1/L2、L1/L5 对应的模糊度；ω₁、ω₂为相位组合L1/L2、L1/L5对应的观测噪声；ε₁、ε₂为伪距组合P1/P2、P1/P5对应的观测噪声；采用式（1）、（2）或者式（3）、（4）求解双频观测对应的卫星钟差；所述数据来源于全球或者局域GNSS参考站观测；(2）求解卫星钟差差异，即求解电离层延迟相位组合L1/L2与L1/L5的差异，并将其用于求解高精度卫星钟差差异的变化部分，求解无电离层延迟伪距组合P1/P2与P1/P5的差异，并将其用于求解高精度卫星钟差差异的稳定部分；式（1）减去（3）消去站星间距离、对流层延迟等，可以写为：(4)式中：δ^s为卫星钟差差异，在没有周跳发生的情况下，相邻历元k、k‑1间相减，可以计算得到卫星钟差差异的历元间差值：(5)式中：Δδ^s为卫星钟差差异的历元间差值；当参考站网络有n个站跟踪到对应卫星，可以计算其平均值：(6)式中：Δδ^s(k)为k历元对应的卫星钟差差异的历元间差值，选择一参考历元可以求解得到卫星钟差的差异：(7)式中：δ^s(k₀) 为参考历元k₀的卫星钟差差异，其可以采用伪距观测P1/P2、P1/P5进行计算；相似于无电离层及延迟相位观测L1/L2与L1/L5的差值，P1/P2、P1/P5的差值写为：(8)式中：δ^r,s为接收机、卫星钟差差异；选择一参考卫星，则可以进行卫星、接收机钟差差异的分离：(9)式中：c为参考星；当参考站网络有n个站跟踪到对应卫星，可以计算其平均值：(10)当卫星在l个历元被跟踪到，则可以计算得到卫星钟差差异的参考历元的值δ^s(k₀)    (11)将采用式（11）计算得到的值代入式（7）就可以得到卫星钟差差异；(3）将步骤(2)得到的卫星钟差差异模型化；卫星钟差差异可以表示为：(12)式中：d为常数项；e 为线性项；i(i=1~4)为谐函数的阶数；T_i为谐函数的周期；θ_i为谐函数对应的初相；λ_i为谐函数对应的振幅；其中T₁=12、T₂=6、T₃=8、T₄=4小时； 采用式（12）对步骤（2）解算得到的卫星钟差差异时间序列进行拟合，得到对应的8个谐函数系数（θ_i（i=1~4）和λ_i（i=1~4））和2个线性函数系数（d、e）；(4）GNSS三频高精度卫星钟差服务策略将步骤(3)得到的每颗卫星对应的8个谐函数系数和2个线性函数系数加注到无电离层延迟组合L1/L2、P1/P2或者L1/L5、P1/P5对应该卫星的双频观测钟差中；用户在获取这个10个参数、无电离层延迟组合L1/L2、P1/P2或者L1/L5、P1/P5对应的卫星钟差之后，就可以恢复任意双频、三频观测、观测组合对应的卫星钟差。