本發(fā)明屬于衛(wèi)星導航，涉及一種基于無幾何組合和無電離層組合的導航衛(wèi)星偽距偏差修正方法。

背景技術(shù)：

1、衛(wèi)星導航定位的數(shù)據(jù)處理以偽距為主要觀測量。因此，偽距觀測質(zhì)量對于單頻和雙頻衛(wèi)星導航用戶的定位性能具有十分重要的影響。包含多路徑影響、測量噪聲、碼間偏差(differential?code?bias，dcb)等在內(nèi)的偽距觀測量中較為典型的誤差源，已被正確認知并妥善處理，其對衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)處理的影響也已得到很好的抑制。除上述誤差源外，近年來已被國內(nèi)學者關(guān)注到的偽距偏差，是偽距觀測量中的另一項重要誤差源。

2、由于導航衛(wèi)星有效載荷和發(fā)射器件的非理想特性，使得下行衛(wèi)星導航信號出現(xiàn)不同程度的畸變，而不同類型或不同生產(chǎn)商的接收機前端帶寬或相關(guān)器間隔等參數(shù)設(shè)置不同，導致不同接收機對相同的畸變信號的處理結(jié)果不一致，從而產(chǎn)生大小、符號不同的偽距測量常數(shù)偏差，這一常數(shù)偏差稱為偽距偏差。由于不同衛(wèi)星導航信號的畸變程度不同，不同廠家或型號的接收機參數(shù)設(shè)置也可能不同，因此，對于某一特定的導航信號，同一接收機對不同衛(wèi)星的偽距偏差不同，不同參數(shù)設(shè)置的接收機對同一衛(wèi)星的偽距偏差亦不同。偽距偏差的上述特性導致其在衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)產(chǎn)品生成和用戶定位解算中無法被衛(wèi)星鐘差參數(shù)、接收機鐘差參數(shù)和dcb參數(shù)吸收，從而對衛(wèi)星導航定位性能造成不利影響。

3、隨著衛(wèi)星導航系統(tǒng)各類導航產(chǎn)品精度的不斷提升，用戶對于導航定位服務性能的需求也日益苛刻，偽距偏差已成為一項不容忽視的誤差。越來越多的研究人員把重點放在如何削弱甚至消除偽距偏差的影響上。研究證明，通過接收機環(huán)路參數(shù)調(diào)整、接收機內(nèi)部算法調(diào)整和衛(wèi)星預失真濾波器參數(shù)調(diào)整三種途徑減弱偽距偏差，可以取得一定效果。但若不對接收機和衛(wèi)星的技術(shù)狀態(tài)進行調(diào)整，則只能對偽距偏差進行標定并在數(shù)據(jù)處理中改正。目前已有的偽距偏差計算方法主要是基于并置接收機o-c雙差的偽距偏差計算方法，該方法可以計算導航衛(wèi)星各個頻點的偽距偏差，但需要以兩臺接收機并置部署(零基線或短基線)為前提，因此在實際的數(shù)據(jù)處理中受到較大制約。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于無幾何組合和無電離層組合的導航衛(wèi)星偽距偏差修正方法，可實現(xiàn)任意參考站接收機不同頻點偽距觀測值的偽距偏差修正，從而提升參考站接收機的定位性能。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

3、第一方面，提出一種基于無幾何組合和無電離層組合的導航衛(wèi)星偽距偏差修正方法，包括以下步驟：

4、1)利用m個相同型號的參考站接收機組成區(qū)域監(jiān)測站網(wǎng)，對每個參考站接收機f1、f2兩個頻點的偽距觀測值均進行無幾何組合數(shù)據(jù)處理，構(gòu)建多站多星的無幾何組合觀測方程；

5、2)利用步驟1)所得多站多星的無幾何組合觀測方程，采用最小二乘整網(wǎng)解算的方式求解得到m個參考站接收機和n顆導航衛(wèi)星的dcb參數(shù)；

6、3)利用步驟2)所得n顆導航衛(wèi)星dcb參數(shù)，分別與igs分析中心發(fā)布的相應導航衛(wèi)星的dcb參數(shù)作差，得到各顆導航衛(wèi)星的偽距偏差值，該偽距偏差值為參考站接收機在f1和f2兩個頻點的偽距偏差互差；

7、4)利用每個參考站接收機f1、f2兩個頻點的偽距觀測值和載波相位觀測值，選取igs分析中心發(fā)布的導航衛(wèi)星精密軌道和鐘差產(chǎn)品，進行靜態(tài)精密單點定位解算；

8、5)從步驟4)所得各個參考站接收機靜態(tài)精密單點定位解算的偽距殘差中提取各顆導航衛(wèi)星的偽距偏差，通過對多站接收機偽距偏差取平均值的方法得到每顆導航衛(wèi)星最終的偽距偏差值，該偽距偏差值為參考站接收機在f1、f2兩頻點偽距偏差的雙頻無電離層組合值；

9、6)取步驟3)所得的各顆導航衛(wèi)星在f1、f2兩個頻點的偽距偏差互差，取步驟5)所得的各顆導航衛(wèi)星在f1、f2兩個頻點的偽距偏差雙頻無電離層組合，將兩者聯(lián)立，求解各顆導航衛(wèi)星f1頻點的偽距偏差值和f2頻點的偽距偏差值；

10、7)在參考站接收機定位處理時，根據(jù)定位采用的觀測值頻點，采用步驟6)所得相應頻點的偽距偏差值進行偽距偏差修正，實現(xiàn)參考站接收機定位性能提升。

11、進一步的，步驟1)所述構(gòu)建多站多星的無幾何組合觀測方程，對于參考站接收機i和導航衛(wèi)星j，具體為：

12、將f1、f2兩頻點偽距觀測值作差，得到f1和f2兩頻點電離層延遲差異、接收機碼間偏差和導航衛(wèi)星碼間偏差三者之和，具體如下：

13、

14、其中：δpf1-f2為f1、f2兩頻點偽距觀測值之差，δionof1-f2為f1、f2兩頻點電離層延遲差異，和分別為參考站接收機i和導航衛(wèi)星j的碼間偏差；由于δionof1-f2利用igs分析中心提供的全球電離層電子含量地圖計算得到，因此將上式寫為：

15、

16、其中，為扣除電離層影響后的偽距觀測值之差；上式為參考站接收機i對導航衛(wèi)星j的無幾何組合觀測方程，采用相同的方法構(gòu)建所有參考站接收機對所有導航衛(wèi)星的多站多星無幾何組合觀測方程。

17、進一步的，步驟3)所述得到各顆導航衛(wèi)星的偽距偏差值，具體為：

18、將步驟2)所得n顆導航衛(wèi)星dcb參數(shù)，分別與igs分析中心發(fā)布的相應導航衛(wèi)星的dcb參數(shù)作差，對于參考站接收機i和導航衛(wèi)星j，具體如下：

19、

20、其中，為igs分析中心發(fā)布的導航衛(wèi)星j在f1和f2頻點之間的碼間偏差參數(shù)，和分別為導航衛(wèi)星j在f1和f2頻點的偽距偏差。

21、進一步的，步驟4)所述進行靜態(tài)精密單點定位解算，具體為：

22、41)將參考站接收機f1、f2兩個頻點的偽距觀測值和載波相位觀測值分別組成雙頻無電離層組合，對于參考站接收機i和導航衛(wèi)星j，具體如下：

23、pif＝ρ-c·δti+c·δtj+δtrop+δecc+δpco+δrel+δgtide+δmultipath+εcode

24、lif＝ρ-c·δti+c·δtj+δtrop+δecc+δpco+δrel+δgtide+δwindup-λn+εphs

25、其中：ρ為衛(wèi)星與接收機的幾何距離，衛(wèi)星位置根據(jù)igs分析中心發(fā)布的導航衛(wèi)星精密軌道計算得到；c為光速，δti和δtj分別為參考站接收機i鐘差和導航衛(wèi)星j鐘差，導航衛(wèi)星鐘差根據(jù)igs分析中心發(fā)布的導航衛(wèi)星精密鐘差計算得到；δtrop為對流層延遲，δecc為測站偏心影響，δpco為衛(wèi)星天線相位中心影響，δrel為相對論效應，δgtide為測站潮汐改正，δwindup為衛(wèi)星天線相位纏繞影響，各項影響均由模型計算得到；λ為雙頻無電離層組合波長；n為雙頻無電離層組合載波相位模糊度；δmultipath為偽距多路徑影響；εcode和εphs分別為偽距和載波相位的觀測噪聲；pif和lif分別為雙頻無電離層組合后的偽距和載波相位觀測值，且有：

26、

27、f1和f2分別為f1和f2頻點的頻率，p1和p2分別為f1和f2頻點的偽距觀測值，l1和l2分別為f1和f2頻點的載波相位觀測值；

28、42)基于步驟41)得到的各個參考站接收機的雙頻無電離層組合觀測數(shù)據(jù)，進行靜態(tài)精密單點定位解算，待估參數(shù)包括：各參考站接收機位置坐標、各參考站接收機鐘差、各參考站接收機天頂對流層延遲殘余量、載波相位模糊度參數(shù)。

29、進一步的，步驟5)所述通過對多站接收機偽距偏差取平均值的方法得到每顆導航衛(wèi)星最終的偽距偏差值，具體為：

30、51)從步驟4)所得各個參考站接收機靜態(tài)精密單點定位解算的偽距殘差中，通過求解均值，提取各顆導航衛(wèi)星的偽距偏差，對于參考站接收機i和導航衛(wèi)星j，具體如下：

31、

32、其中：為參考站接收機i對導航衛(wèi)星j在第t個歷元的偽距殘差，k為歷元總數(shù)，為參考站接收機i計算的導航衛(wèi)星j的偽距偏差值；

33、52)通過對多個參考站接收機偽距偏差取平均值的方法得到每顆導航衛(wèi)星最終的偽距偏差值，對于導航衛(wèi)星j，具體如下：

34、

35、其中：m為參考站接收機的總數(shù)，為最終得到的f1、f2兩頻點偽距偏差的雙頻無電離層組合值。

36、進一步的，步驟6)所述求解各顆導航衛(wèi)星f1頻點的偽距偏差值和f2頻點的偽距偏差值，具體為：

37、61)取步驟3)所得的各顆導航衛(wèi)星在f1、f2兩個頻點的偽距偏差互差，對于導航衛(wèi)星j，具體如下：

38、

39、其中：為步驟2)所得導航衛(wèi)星j的碼間偏差，為igs分析中心發(fā)布的導航衛(wèi)星j在f1和f2頻點之間的碼間偏差參數(shù)，和分別為導航衛(wèi)星j在f1和f2頻點的偽距偏差；

40、62)取步驟5)所得的各顆導航衛(wèi)星在f1、f2兩個頻點的偽距偏差雙頻無電離層組合，對于導航衛(wèi)星j，具體如下：

41、

42、其中：為步驟52)得到的f1、f2兩頻點偽距偏差的雙頻無電離層組合值；f1和f2分別為f1和f2頻點的頻率；

43、63)將步驟61)和步驟62)的兩個方程聯(lián)立，解算得到各顆導航衛(wèi)星f1頻點的偽距偏差和f2頻點的偽距偏差。

44、進一步的，步驟7)所述實現(xiàn)參考站接收機定位性能提升，具體為：

45、71)在參考站接收機f1頻點或f2頻點單頻定位處理時，對相應導航衛(wèi)星的f1頻點或f2頻點偽距觀測值，扣除步驟63)所得各顆導航衛(wèi)星f1頻點的偽距偏差值或f2頻點的偽距偏差值，實現(xiàn)導航衛(wèi)星的偽距偏差修正，提升單頻定位性能；

46、72)參考站接收機f1/f2雙頻組合定位處理時，對相應導航衛(wèi)星的f1頻點和f2頻點偽距觀測值，分別扣除步驟63)所得各顆導航衛(wèi)星f1頻點的偽距偏差值和f2頻點的偽距偏差值，實現(xiàn)導航衛(wèi)星的偽距偏差修正，提升雙頻定位性能。

47、第二方面，提出一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述的計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述的計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述基于無幾何組合和無電離層組合的導航衛(wèi)星偽距偏差修正方法的步驟。

48、第三方面，提出一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述的處理器執(zhí)行所述的計算機程序時實現(xiàn)所述基于無幾何組合和無電離層組合的導航衛(wèi)星偽距偏差修正方法的步驟。

49、第四方面，提出一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述基于無幾何組合和無電離層組合的導航衛(wèi)星偽距偏差修正方法的步驟。

50、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

51、現(xiàn)有的偽距偏差計算方法主要是基于并置接收機的偽距偏差計算方法，該方法雖然可以計算導航衛(wèi)星各個頻點的偽距偏差，但需要以兩臺接收機并置部署(零基線或短基線)為前提。本發(fā)明提出基于無幾何組合和無電離層組合的導航衛(wèi)星偽距偏差修正方法，聯(lián)合運用不同頻點偽距觀測值的無幾何組合和無電離層組合，解決了不依賴并置接收機條件下的偽距偏差高精度計算難題，通過在偽距觀測值上直接修正相應頻點的偽距偏差，提升了參考站接收機的定位性能。