一种基于星基增强系统的定位方法及装置与流程

本申请涉及但不限于卫星通信领域，尤指一种基于星基增强系统(sbas，satellite-basedaugmentationsystem)的定位方法及装置。

背景技术：

全球卫星定位导航系统能够向全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和时间信息。通常来讲，全球卫星定位导航系统由三部分构成，分别是空间星座部分、地面控制部分和用户终端部分。其中，用户终端(比如，卫星导航定位接收机)的定位精度受到卫星轨道误差、卫星星钟误差、电离层延迟等因素的影响。为了减小上述因素的影响，得到更高的接收机定位精度，多个国家和地区发展了自己的星基增强系统(sbas，satellite-basedaugmentationsystem)。星基增强系统通过地球静止轨道卫星广播导航卫星轨道误差、卫星星钟误差以及区域的电离层格网改正数。用户终端接收到这些信息后可以对相应的误差进行修正，从而削弱多项系统误差，改善定位精度。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种基于星基增强系统(sbas)的定位方法及装置，可以提高用户终端的定位精度。

一方面，本申请实施例提供一种基于sbas的定位方法，包括：获取sbas提供的卫星星钟误差改正数；引入l1c/a码的码偏差，建立使用sbas提供的卫星星钟误差改正数的双频消电离层组合观测方程。

另一方面，本申请实施例提供一种基于sbas的定位装置，包括：接收模块，适于获取sbas提供的卫星星钟误差改正数；处理模块，适于引入l1c/a码的码偏差，建立使用sbas提供的卫星星钟误差改正数的双频消电离层组合观测方程。

另一方面，本申请实施例提供一种用户终端，包括：接收器、处理器和存储器，所述接收器连接所述处理器，适于接收sbas播发的信息；所述存储器适于存储基于sbas的定位程序，所述定位程序被所述处理器执行时实现上述定位方法的步骤。

另一方面，本申请实施例提供一种计算机可读介质，存储有基于sbas的定位程序，所述定位程序被处理器执行时实现上述定位方法的步骤。

本申请实施例通过引入亚米级的码偏差，将sbas提供的卫星星钟误差改正数调制到双频消电离层组合观测方程中，从而消除了sbas所提供的卫星星钟误差改正数用在双频组合观测模型中的系统误差，进一步提高了用户终端的定位精度。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例提供的基于sbas的定位方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的基于sbas的定位装置的示意图；

图3为本申请实施例提供的用户终端的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

为了增强应用的普遍性，星基增强系统(sbas)设计的目标用户终端主要是l1c/a码的单频接收机。sbas播发的电离层格网改正数主要用来提高单频接收机的电离层延迟改正精度，播发的卫星星钟误差改正数也是基于单频l1c/a码观测值的；而且，sbas的接口控制文件中并未公布双频接收机对其播发的改正数的使用方式。随着低成本化的推进，双频接收机的应用也越来越广泛。双频接收机的一个重要优势在于能够组成消电离层组合观测量，基本消除掉电离层误差的影响。然而，传统的sbas双频接收机常常忽略掉sbas播发的卫星星钟误差改正数是基于l1c/a码观测值的，导致在组成消电离层伪距组合观测值的过程中带来了亚米级的系统误差，限制了sbas双频接收机的定位精度的进一步提高。

本申请实施例提供一种基于sbas的定位方法及装置，可以引入亚米级的l1c/a码的码偏差，将sbas提供的卫星星钟误差改正数调制到双频消电离层组合观测方程中，得到无系统偏差的双频消电离层组合观测方程，从而进一步提高用户终端(比如，双频sbas终端)的定位精度。

图1为本申请实施例提供的基于sbas的定位方法的流程图。本实施例提供的定位方法可以适用于全球卫星定位导航系统中的用户终端(比如，卫星导航定位接收机)，以便进一步提高用户终端的定位精度。其中，用户终端可以为双频sbas终端。然而，本申请对此并不限定。

如图1所示，本实施例提供的定位方法包括以下步骤：

步骤101、获取sbas提供的卫星星钟误差改正数；

步骤102、引入l1c/a码的码偏差，建立使用sbas提供的卫星星钟误差改正数的双频消电离层组合观测方程。

在一示例性实施例中，步骤102可以包括：引入l1c/a码的码偏差，建立使用sbas提供的卫星星钟误差改正数的l1p码伪距观测方程和l2p码伪距观测方程，并根据l1p码伪距观测方程和l2p码伪距观测方程，建立双频消电离层组合观测方程；或者，引入l1c/a码的码偏差，建立使用sbas提供的卫星星钟误差改正数的l2p码伪距观测方程，并根据l1c/a码伪距观测方程和l2p码伪距观测方程，建立双频消电离层组合观测方程。

在一示例性实施例中，引入l1c/a码的码偏差建立的使用sbas提供的卫星星钟误差改正数的l2p码伪距观测方程可以为：

其中，p2是l2p码伪距，ρ是卫星到用户终端的几何距离，c是光速，δtr是接收机钟差，δtsv是广播星历计算得到的卫星星钟误差改正数，δt^sbas是sbas提供的卫星星钟误差改正数，iscl1c/a是l1c/a码的码偏差，tgd是卫星端的群延迟，δorb是轨道误差，δtrop是对流层延迟，δiono是l1频点上的电离层延迟，ε2是l2p码伪距的量测噪声，f1是l1频点的频率，f2是l2频点的频率。

在一示例性实施例中，引入l1c/a码的码偏差建立的使用sbas提供的卫星星钟误差改正数的l1p码伪距观测方程可以为：

p1＝ρ+c(δtr-δtsv-δt^sbas+iscl1c/a+tgd)+δorb+δtrop+δiono+ε′1

其中，p1是l1p码伪距，ε′1是l1p码伪距的量测噪声，ρ是卫星到用户终端的几何距离，c是光速，δtr是接收机钟差，δtsv是广播星历计算得到的卫星星钟误差改正数，δt^sbas是sbas提供的卫星星钟误差改正数，iscl1c/a是l1c/a码的码偏差，tgd是卫星端的群延迟，δorb是轨道误差，δtrop是对流层延迟，δiono是l1频点上的电离层延迟。

在一示例性实施例中，根据l1p码伪距观测方程和l2p码伪距观测方程建立的双频消电离层组合观测方程可以为：

其中，f1是l1频点的频率，f2是l2频点的频率；

p1是l1p码伪距，p2是l2p码伪距，ρ是卫星到用户终端的几何距离，c是光速，δtr是接收机钟差，δtsv是广播星历计算得到的卫星星钟误差改正数，δt^sbas是sbas提供的卫星星钟误差改正数，iscl1c/a是l1c/a码的码偏差，δorb是轨道误差，δtrop是对流层延迟，ε3是l1p、l2p码伪距消电离层组合观测值的量测噪声。

在一示例性实施例中，l1c/a码伪距观测方程可以为：

c1＝ρ+c(δtr-δtsv-δt^sbas+tgd)+δorb+δtrop+δiono+ε1；

其中，c1是l1c/a码伪距，ρ是卫星到用户终端的几何距离，c是光速，δtr是接收机钟差，δtsv是广播星历计算得到的卫星星钟误差改正数，δt^sbas是sbas提供的卫星星钟误差改正数，tgd是卫星端的群延迟，δorb是轨道误差，δtrop是对流层延迟，δiono是l1频点上的电离层延迟，ε1为l1c/a码伪距的量测噪声；

根据l1c/a码伪距观测方程和l2p码伪距观测方程建立的双频消电离层组合观测方程可以为：

其中，f1是l1频点的频率，f2是l2频点的频率；

c1是l1c/a码伪距，p2是l2p码伪距，iscl1c/a是l1c/a码的码偏差，ε3'是l1c/a、l2p码伪距消电离层组合观测值的量测噪声。

本实施例中，基于建立的双频消电离层组合观测方程，可以得到伪距消电离层组合观测值，用于消除电离层误差的影响。其中，可以使用sbas播发的卫星轨道改正数提高卫星的轨道精度，引入l1c/a码的码偏差将sbas播放的卫星星钟误差改正数转换到l1p码伪距观测方程和l2p码伪距观测方程，从而得到无系统偏差的双频消电离层组合观测方程。

下面通过示例性实施例说明双频消电离层组合观测方程的建立过程。

按照gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)的接口控制文件，l1p码和l1c/a码的卫星星钟误差可以描述如下：

(δtsv)l1p(y)＝δtsv–tgd(1)

(δtsv)l1c/a＝δtsv-tgd+iscl1c/a(2)

其中，(δtsv)l1p(y)表示l1p(y)码上的卫星星钟误差改正数，δtsv表示广播星历计算得到的卫星星钟误差改正数，tgd表示卫星端的群延迟，(δtsv)l1c/a表示l1c/a码上的卫星星钟误差改正数，iscl1c/a表示l1c/a码的码偏差。

按照sbas的接口控制文件，sbas播发的卫星星钟误差改正数是针对l1c/a码的，基于此，可以推论出sbas提供的卫星星钟误差改正数(δt^sbas)实际上包含两部分，一部分是对广播星历星钟的进一步改正(表示为δt^sbas,t)，另一部分则是l1c/a码的码偏差iscl1c/a；采用数学式表达如下：

δt^sbas＝δt^sbas,t+iscl1c/a(3)

上式(3)可以变形得到：

δt^sbas,t＝δt^sbas-iscl1c/a(4)

在使用sbas提供的卫星星钟误差改正后，l1c/a码伪距观测方程表述如下：

c1＝ρ+c(δtr-δtsv-δt^sbas+tgd)+δorb+δtrop+δiono+ε1(5)

其中，c1是l1c/a码伪距，ρ是卫星到用户终端的几何距离，c是光速，δtr是接收机钟差，δtsv是广播星历计算得到的卫星星钟误差改正数，δt^sbas是sbas提供的卫星星钟误差改正数，tgd是卫星端的群延迟，δorb是轨道误差，δtrop是对流层延迟，δiono是l1频点上的电离层延迟，ε1为l1c/a码伪距的量测噪声。

而l1p码伪距观测方程可以表示为：

p1＝ρ+c(δtr-δtsv-δt^sbas,t+tgd)+δorb+δtrop+δiono+ε′1(6)

其中，p1是l1p码伪距，ρ是卫星到用户终端的几何距离，c是光速，δtr是接收机钟差，δtsv是广播星历计算得到的卫星星钟误差改正数，δt^sbas是sbas提供的卫星星钟误差改正数，iscl1c/a是l1c/a码的码偏差，tgd是卫星端的群延迟，δorb是轨道误差，δtrop是对流层延迟，δiono是l1频点上的电离层延迟，ε′1为l1p码伪距的量测噪声。

l2p码伪距观测方程则可以表示为：

其中，p2是l2p码伪距，ρ是卫星到用户终端的几何距离，c是光速，δtr是接收机钟差，δtsv是广播星历计算得到的卫星星钟误差改正数，δt^sbas是sbas提供的卫星星钟误差改正数，iscl1c/a是l1c/a码的码偏差，tgd是卫星端的群延迟，δorb是轨道误差，δtrop是对流层延迟，δiono是l1频点上的电离层延迟，ε2是l2p码伪距的量测噪声，f1是l1频点的频率，f2是l2频点的频率。

将式(4)代入到式(6)中，可以得到如下的l1p码伪距观测方程：

p1＝ρ+c(δtr-δtsv-δt^sbas+iscl1c/a+tgd)+δorb+δtrop+δiono+ε′1(8)

将式(4)代入到式(7)中，可以得到如下的l2p码伪距观测方程：

在一示例性实施例中，对于具备输出l1p码伪距观测值和l2p码伪距观测值的用户终端(接收机)来说，可以通过式(8)和(9)组成l1p码和l2p码的双频消电离层组合观测方程为：

其中，ε3是l1p、l2p码伪距消电离层组合观测值的量测噪声。

在一示例性实施例中，对于输出l1c/a码伪距观测值和l2p码伪距观测值的用户终端(接收机)而言，可以通过式(5)和式(9)组成l1c/a码和l2p码的双频消电离层组合观测方程为：

其中，ε′3是l1c/a、l2p码伪距消电离层组合观测值的量测噪声。

其中，式(10)和式(11)建立的观测方程是无偏的观测方程，既消除了电离层误差的影响，使用了sbas提供的轨道修正信息，又巧妙地将sbas提供的基于l1c/a码的卫星星钟误差改正数调制到双频消电离层组合观测方程中，从而可以大大提高双频接收机的定位精度。

图2为本申请实施例提供的基于sbas的定位装置的示意图。如图2所示，本实施例提供的基于sbas的定位装置，包括：接收模块201和处理模块202；其中，接收模块201，适于获取sbas提供的卫星星钟误差改正数；处理模块202，适于引入l1c/a码的码偏差，建立使用sbas提供的卫星星钟误差改正数的双频消电离层组合观测方程。

在一示例性实施例中，处理模块202可以包括：第一处理单元和第二处理单元；其中，第一处理单元，适于引入l1c/a码的码偏差，建立使用sbas提供的卫星星钟误差改正数的l1p码伪距观测方程和l2p码伪距观测方程；第二处理单元，适于根据l1p码伪距观测方程和l2p码伪距观测方程，建立双频消电离层组合观测方程；或者，第一处理单元，适于引入l1c/a码的码偏差，建立使用sbas提供的卫星星钟误差改正数的l2p码伪距观测方程；第二处理单元，适于根据l1c/a码伪距观测方程和l2p码伪距观测方程，建立双频消电离层组合观测方程。

另外，关于本实施例提供的定位装置的相关说明可以参照上述方法实施例的描述，故于此不再赘述。

本申请实施例通过引入亚米级的l1c/a码间偏差，将sbas提供的卫星钟差改正数调制到双频消电离层组合观测方程中，给出了l1c/a码和l2p码双频接收机的无偏消电离层组合观测方程、l1p码和l2p码双频接收机的无偏消电离层组合观测方程，从而消除了sbas所提供的卫星星钟误差改正数用在双频组合观测模型中的系统误差，进一步提高了sbas终端的定位精度。

图3为本申请实施例提供的用户终端的示意图。本实施例提供的用户终端可以为双频sbas终端，然而，本申请对此并不限定。如图3所示，本申请实施例提供一种用户终端300(比如，卫星导航定位接收机)，包括：接收器303、存储器301和处理器302；接收器303连接处理器302，适于接收sbas播发的信息；存储器301适于存储定位程序，该定位程序被处理器302执行时实现上述实施例提供的定位方法的步骤，比如图1所示的步骤。

本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的示意图，并不构成对本申请方案所应用于其上的用户终端300的限定，用户终端300可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

其中，处理器302可以包括但不限于微处理器(mcu，microcontrollerunit)或可编程逻辑器件(fpga，fieldprogrammablegatearray)等的处理装置。存储器301可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本实施例中的定位方法对应的程序指令或模块，处理器302通过运行存储在存储器301内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，比如实现本实施例提供的定位方法。存储器301可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些示例中，存储器301可包括相对于处理器302远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至用户终端300。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

关于本实施例提供的用户终端的相关实施流程可以参照上述方法实施例的描述，故于此不再赘述。

此外，本申请实施例还提供一种计算机可读介质，存储有基于sbas的定位程序，该定位程序被处理器执行时实现上述实施例提供的定位方法的步骤，比如，图1所示的步骤。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。