一种高低频误差分流预测的无延时亚米级差分定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星定位领域，尤其涉及卫星定位在亚米级动态定位中的应用。
【背景技术】
[0002] 在亚米级定位应用中，通常采用伪距差分定位模型，现有的伪距差分模型主要有 伪距观测值差分定位模型和坐标差分定位模型两种方法。伪距观测值差分定位模型属于严 密差分模型，需要进行同步观测的伪距观测值组合，需要参考站将实时观测数据通过无线 传输的方法传输给流动站用户，无线传输的数据延迟造成了差分定位实现时存在一定的时 间延迟，通常情况下在1-3秒之间，对于车载实时定位用户（实时动态用户）来说，这一时 间延迟造成了亚米级定位结果无任何应用价值，且该模型需要传输原始观测值，使得传输 数据量较大，造成了数据通信的不稳定。
[0003] 坐标差分定位模型采用参考站和终端用户分别进行单点定位，然后参考站根据已 知的真实坐标，将单点定位计算的坐标结果与真实坐标之差发送给终端用户，终端用户收 到坐标改正信息后，对自身的单点定位坐标进行修正获得坐标差分定位结果。该模型应用 的技术瓶颈是参考站和终端用户必须选择同一组卫星进行计算，且参考站和终端用户使用 同一套单点定位解算模型，在实际应用中由于不同厂家使用不同的解算模型，造成了该方 式较难实现。
【发明内容】
[0004] 发明目的：针对上述现有技术，提出一种高低频误差分流预测的无延时亚米级差 分定位方法，解决亚米级定位中时间延迟问题。
[0005] 技术方案：一种高低频误差分流预测的无延时亚米级差分定位方法，包括如下步 骤：
[0006] 首先，使用标准单点定位模型，分离出参考站接收机钟差，并根据参考站精确的坐 标反演低频误差，所述低频误差包括对流层延迟、电离层延迟、卫星的轨道误差及卫星钟差 误差；
[0007] 然后，将分离出来的低频误差作为预报信息发送给终端用户；
[0008] 最后，终端用户进行单点定位模型的解算时，从参考站接收的预报信息用来消除 终端用户定位模型中的低频误差。
[0009] 作为本发明的优选方案，所述的一种高低频误差分流预测的无延时亚米级差分定 位方法包括如下具体步骤：
[0010] 步骤（1)，单个参考站连续采集卫星观测数据，并进行实时数据预处理；其中所述 卫星观测数据包括卫星LI、L2载波相位观测值和Cl、P2伪距观测值；
[0011] 步骤（2)，使用标准单点定位模型，计算参考站接收机钟差：
[0012] (21)，若当前时刻为1令&=t-tQ，tQ取10?100秒之间的任意值，则h时刻参 考站对i卫星的伪距观测方程为：
【主权项】
1. 一种高低频误差分流预测的无延时亚米级差分定位方法，其特征在于，包括如下步 骤： 首先，使用标准单点定位模型，分离出参考站接收机钟差，并根据参考站精确的坐标 反演低频误差，所述低频误差包括对流层延迟、电离层延迟、卫星的轨道误差及卫星钟差误 差； 然后，将分离出来的低频误差作为预报信息发送给终端用户； 最后，终端用户进行单点定位模型的解算时，从参考站接收的预报信息用来消除终端 用户定位模型中的低频误差。
2. 根据权利要求1所述的一种高低频误差分流预测的无延时亚米级差分定位方法，其 特征在于，包括如下具体步骤： 步骤（1)，单个参考站连续采集卫星观测数据，并进行实时数据预处理；其中所述卫星 观测数据包括卫星LI、L2载波相位观测值和Cl、P2伪距观测值； 步骤（2)，使用标准单点定位模型，计算参考站接收机钟差： (21) ，若当前时刻为t，令L= t-t V h取10?100秒之间的任意值，则t i时刻参考站 对i卫星的伪距观测方程为： PsiO = PsitX) + c ^(^i)~c ^t'(ti)-c·(Ifitl) + S1irop(ij) + S1ion(/；) + S1orbjt(I1) + S1otllers(i,) (I) 其中时刻参考站对i卫星的伪距观测值；K(G)St1时刻参考站对i卫星 的几何距离；δ tB U1)为&时刻参考站接收机钟差；δ t 1 U1)为&时刻i卫星的卫星钟差； Clti U1)为&时刻i卫星的卫星钟差误差；为L时刻i卫星的对流层延迟；笔"仏）为 tl时刻i卫星的电离层延迟；元.6,,⑷为&时刻i卫星的轨道误差；也_认）为^时刻的其 他误差；C为光速； (22) ，假设参考站接收到η颗卫星，则得到所述参考站对η颗卫星的伪距观测方程，然 后构造^时刻参考站单点定位模型的误差方程： VbU1) = Bb U1) Xb U1)-Lb U1) (2) 其中，
若参考站坐标为（XB，YB，Zb)，对于tl时刻坐标为（X i (tl)，Yi (tl)，Zi (tl))的第i颗卫星： 其中，A(A)St1时刻参考站对i卫星的几何距离；使用最小二乘估计准则对所述^时 刻参考站单点定位模型的误差方程求解，可得：
其中，（δ xB (tl)，δ yB(tl)，δ zB (tl))为参考站单点定位坐标改正数，其估值为 ; 为心时刻终端接收机钟差，其估值为吒⑷；圮⑷α =1，2,…，η)为^时刻卫星i相对于参考站B的高度角； (3) 根据&时刻的参考站观测数据，反演得到^时刻的参考站低频误差所 述低频误差包括卫星的对流层延迟式_仏）、电离层延迟尤"(0、卫星的轨道误差 卫星钟差误差Clti U1)以及其他误差其中：
将心时刻的参考站低频误差作为预报信息发送至终端用户，所述作为终 端用户在t时刻对i卫星观测值的低频误差计算值说；⑴： (4) 终端用户的单点定位： 假设用户接收到m颗卫星，且η彡m，即终端用户接收到的卫星，参考站也能保证接收 到； (41) ，构造终端用户单点定位模型：t时刻终端用户对i卫星的伪距观测方程为：
其中：为t时刻终端用户对i卫星的伪距观测值；乂(0为t时刻终端用户对i卫 星的几何距离；δ tjt)为t时刻终端用户接收机钟差；δ !^(t)为t时刻i卫星的卫星钟 差；Clti⑴为t时刻i卫星的卫星钟差误差；^'(0为t时刻i卫星的对流层延迟；見"(〇 为t时刻i卫星的电离层延迟；(〇为t时刻i卫星的轨道误差；(〇为t时刻的其 他误差；c为光速； (42) ，根据所述步骤（41)得到t时刻终端用户对所述m颗卫星的伪距观测方程，构造 t时刻终端用户单点定位模型的误差方程为：
若终端用户的初始坐标为KthYrflα)，ζΛα))，对于t时刻坐标为 沈⑴^⑴"⑴）的第i颗卫星：
根据从参考站接收到的预报信息可得：
其中，A⑴为t时刻i卫星到终端用户的几何距离； (43)，使用最小二乘估计准则对所述t时刻终端用户单点定位模型的误差方程求解， 可得：
其中，（δ&α)，δ^α)，δ%α))为t时刻终端用户单点定位坐标改正数，其估值 为(碎(〇,秋.(0,枚(0); 3tr(t)为t时刻终端接收机钟差，其估值为成.(〇, K⑷（i = 1，2,…，m)为1^时刻卫星i相对于终端用户r的高度角； (5)根据所述(柯.(/_),办,.⑴,托.(/))，计算终端用户坐标（Xr⑴，Yr (t)，Zr⑴）：
(8)〇
【专利摘要】本发明公开了一种高低频误差分流预测的无延时亚米级差分定位方法。采用高低频误差分流的策略，将高频的接收机钟差与低频的对流层电离层误差、卫星轨道误差及卫星钟差误差等慢变误差分离，并使用慢变误差进行预测，达到提前将改正信息发送给用户，实现用户端无延时亚米级差分定位。本发明方法能彻底解决亚米级定位中时间延迟问题，由于发送给用户的是误差改正而非原始观测值，使得发给用户的数据量大大减小，提高了无线通信的稳定性。
【IPC分类】G01S19-41
【公开号】CN104536023
【申请号】CN201510012441
【发明人】王胜利
【申请人】山东天星北斗信息科技有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月9日