[发明专利]一种基于电离层延迟先验信息和时空变化信息双约束的非差非组合PPP方法

摘要

本发明提供了一种基于电离层先验信息和顾及电离层时空变化信息双约束的非差非组合PPP定位方法。基于电离层空间变化结构，即电离层延迟空间相关性和变异性信息的统计，通过克里金空间内插方法获取高精度高分辨率的电离层格网，提供精确的电离层延迟先验改正信息，同时加入恰当的时间域约束信息，进行非差非组合PPP(IC‑PPP)定位解算，有效解决了非差非组合PPP中电离层延迟改正精度和提高初始定位精域与收敛速度的问题。

主权项

1.一种基于电离层延迟先验信息和时空变化信息双约束的非差非组合PPP方法，其特征在于，所述的方法包括以下的步骤：第一步，统计并拟合电离层VTEC空间相关性和变异性信息，获取电离层结构变化信息，用半变异函数γ(d)进行描述，经验统计值为其中，d为距离步长，δ为距离容许误差，N(d)为距离步长为d的电离层穿刺点(IPP)的点对数量，I(x_k)和I(x_l)分别为IPP点x_k和x_l处的电离层VTEC；第二步，基于电离层VTEC空间域信息建立克里金VTEC电离层延迟格网，作为电离层延迟先验改正信息，形成电离层约束虚拟观测方程；该格网模型为其中，为位于x_IGP的电离层格网点IGP处的VTEC值，n为该IGP周围一定范围内的IPP点个数，λ_i为IPP点x_i的权重，通过引入拉格朗日函数因子μ在无偏性和估计误差方差最小性原则下进行求取：其中，角标1～n表示第1～n个IPP点，0表示IGP点；基于电离层延迟先验模型得到电离层延迟先验改正信息约束其中，STEC为斜路径电离层延迟误差，f₁为GNSS载波L1的频率，和分别为先验电离层模型误差和噪声方差；为顾及电离层延迟格网模型精度的变化和充分利用电离层先验改正信息，需要引入恰当的可变方差信息，可用穿刺点IPP纬度与地方时的相关函数对电离层先验改正模型误差方差信息进行表示：其中，sin(E)为卫星高度角E的正弦，B为穿刺点纬度；t为穿刺点处对应的地方时；σ_ion，0和σ_ion，1为先验模型在电离层活动平稳和剧烈时的中误差信息；同时，考虑到电离层的时变性，加入时间域约束I(t+1)＝I(t)+ω(t)，其中，Δt为采样时间间隔，ω_t为电离层延迟动态噪声，q_I为其功率谱密度：其中，为电离层延迟噪声方差；第三步，建立IC‑PPP模型，进行参数估计、定位解算；所述的IC‑PPP模型如下：I(t+1)＝I(t)+ω(t)，其中，角标j、r和s分别为信号频率、测站接收机和卫星的标识号，和分别表示j频率上的伪距和载波相位观测值，为接收机和卫星之间的几何距离，Δt_r和Δt^s分别为接收机钟和卫星钟的钟差，和分别为电离层延迟和对流层延迟；b_j，r和分别表示接收机和卫星端伪距硬件延迟；λ表示载波相位波长；为载波相位整周模糊度和相位硬件延迟；Δρ_j，pw为相位缠绕误差；Δρ_j为接收机和卫星天线相位中心偏差及其变化误差等引起的误差；ε为观测噪声；采用序贯平差方法进行逐历元解算，估计接收机位置、电离层延迟、接收机DCB、对流层天顶湿延迟、接收机钟差和载波整周模糊度的参数。