Gnss 三频高精度卫星钟差估计与服务方法
【专利摘要】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。
【专利说明】GNSS H频高精度卫星钟差估计与服务方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于测绘科学与技术/卫星导航定位领域，具体涉及一种GNSS H频高精度 卫星钟差估计与服务方法。
【背景技术】
[0002] 随着GNSS的发展，现代化之后的GI^S系统、北斗导航系统、Galileo系统等已经开 始H频信号的发射，对应的非差H频定位与对应服务将会逐步展开。为了满足非差H频定 位用户的需要，必须基于GNSS参考站观测网络的H频观测信号进行卫星钟差的求解与服 务。目前，对于GNSS高精度卫星钟差的服务只针对双频用户，对于GNSS H频高精度卫星钟 差的计算与服务空白；按照目前GNSS(GPS、北斗、Galileo等）双频卫星钟差估计方法与 思路，需要进行两套钟差的求解与服务，即就是采用GNSS参考站网络观测进行无电离层延 迟组合L1/L2、P1/P2对应的卫星钟差与L1/L5、P1/P5对应的卫星钟差的估计。该样，需要 处理的观测加倍，致使模糊度、接收机钟差、卫星钟差等解算参数成倍增长，严重影响计算 机的计算效率、解算速度，特别是实时服务的数据处理。除此之外，采用目前的卫星钟差发 布、服务模式，需要提供两套卫星钟差序列，会影响计算机的存储空间、增加实时数据流的 流量。因此，针对GNSS H频观测信号的特征，提出新的GNSS H频高精度卫星钟差估计与服 务方法，对于未来多频GNSS佑PS、北斗、Galileo等）导航定位与服务具有重要的实用价值 和意义。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种GNSS佑PS、北斗、Galileo等）H频高精度卫星钟差 估计与服务方法。
[0004] 本发明提出的一种GNSS H频高精度卫星钟差估计与服务方法，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 H频观测无电离层延迟组 合可W写为：
【权利要求】
1. 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LI/ 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： IFiLl,L1T^=P+ -4f2+Comtli +今 (1) IFiP1,*p2)r,i = ^12 - ^12 + (2) Ij)r,i =p+ +constu +B1 (3) IFiPvP^=p+Sis(4) 式中：r、s分别代表接收机和卫星；P为站星间距离；5%、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；5%、分别为无电离层延迟L1/L5、 P1/P5对应的接收机、卫星钟差；为无电离层延迟相位组合L1/L2、LI/ L5对应的模糊度；为相位组合L1/L2、L1/L5对应的观测噪声；q、G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： 占J 6 = ，￡2)?一 尤1? 工 0 々 + ⑵哪 $Ij-如"对 = (尤 (4) 式中：F为卫星钟差差异，在没有周跳发生的情况下，相邻历元么左-2间相减，可以计 算得到卫星钟差差异的历元间差值： ASs(Jc)r =DIFiLlrL2,L5Ts (^-DIFiLl,L2,L5^ik-T) (5) 式中：AF为卫星钟差差异的历元间差值；当参考站网络有/7个站跟踪到对应卫星， 可以计算其平均值：
式中：A 为^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：
式中：FUo)为参考历元4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： 3rjS =DIFiPuP2)PsYP2"f's -IFiPuPsY's (8) 式中：5〃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： d'5 (?)=DIFlPi,^, Psf^s (k) - DTFl^, F^c(k)(9) 式中：c为参考星；当参考站网络有/7个站跟踪到对应卫星，可以计算其平均值：
式中：妫常数项；e为线性项；i(i=l~4)为谐函数的阶数；7；.为谐函数的周期；^为 谐函数对应的初相，,为谐函数对应的振幅；其中7；=12、&=6、&=8、7；=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 (L01-4)和』y 01-4))和2个线性函数系数（Ae); (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。
2.根据权利要求1所述的GNSS三频高精度卫星钟差估计与服务方法，其特征在于G所 述GPS可以采用北斗或Galileo代替。
【文档编号】G04R20/02GK104503223SQ201410777037
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月17日 优先权日:2014年12月17日
【发明者】李浩军, 李博峰, 王解先, 项冬, 葛海波 申请人:同济大学