基于参数解耦的实时GNSS卫星钟差服务方法及系统

本发明属于全球卫星导航系统（global navigation satellite system, gnss），具体涉及基于参数解耦的实时gnss卫星钟差服务技术方案。

背景技术：

1、近年来gnss系统建设及研究不断发展，gnss技术已广泛应用于军事、测绘、防灾减灾、电力电信、工程建设、交通运输等领域，逐渐成为现代生活不可或缺的一项技术。

2、实时动态（real-time kinematic, rtk）差分定位和精密单点定位（precisepoint positioning, ppp）是当前gnss高精度定位代表性技术。ppp技术相比rtk技术不受基准站服务距离的限制，利用精密卫星轨道钟差产品实现高精度定位；然而，传统的精密卫星轨道钟差产品存在数小时至数十天不等的时延，无法实现ppp技术实时应用。实时ppp技术是ppp技术的发展方向，为实现该技术需要实时gnss轨道钟差服务。gnss卫星预报轨道产品精度达厘米级，可以满足ppp技术需求；而gnss卫星钟差产品波动性强，预报难度大，目前普遍采用实时估计的方法提供服务。

3、实时gnss卫星钟差估计利用区域/全球站点实时观测数据流，基于gnss观测方程进行整网实时解算。gnss载波相位观测值相比伪距观测值噪声水平明显更低，因此载波相位观测值在数据处理中拥有相对更高的权重；然而，载波相位观测值会额外受到相位整周模糊度的影响，通常将整周模糊度作为随机常数进行处理。初始整周模糊度由伪距观测值与载波相位观测值进行简单计算得到其粗略值，随后通过解算估计得到精确值。因载波相位观测值具有更高的权重，所以其在精密数据处理中对卫星钟差等参数的影响占主导地位。因此在实时卫星钟差估计中改善模糊度参数处理策略，进而提高实时卫星钟差服务精度，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、对于gnss载波相位观测方程，模糊度参数与卫星钟差参数紧耦合；这意味着即使这两类参数增加或减小一定数值（远低于伪距观测值噪声水平），观测方程依然成立。本发明发现在实时卫星钟差估计中，模糊度参数与卫星钟差参数的耦合性会引起卫星钟差产品缓慢变化，降低实时卫星钟差服务精度。针对这一问题，本发明提出基于参数解耦的实时gnss卫星钟差服务技术方案，在实时卫星钟差估计数据处理中对这两类参数进行解耦处理，以实现更高精度的实时gnss卫星钟差服务。

2、为了实现上述目的，本发明提出一种基于参数解耦的实时gnss卫星钟差服务方法，根据实时数据处理时收集的基准站观测数据流和gnss广播星历数据，利用滤波器进行参数解算估计获得模糊度与卫星钟差估计值后，进行模糊度参数与卫星钟差参数解耦，包括计算模糊度历元间变化值，然后将模糊度历元间变化值从卫星钟差值中进行扣除，完成后将卫星钟差产品实时播发给用户。

3、而且，实现过程包括以下步骤，

4、在实时数据处理前预先准备卫星预报轨道产品、卫星dcb产品、基准站坐标文件、天线相位中心改正文件和表文件；

5、在实时数据处理启动后通过网络通信收集全球范围或者目标区域范围基准站观测数据流，以及gnss广播星历数据；

6、利用滤波器进行参数解算估计，所述参数包括模糊度参数与卫星钟差参数；

7、获得模糊度与卫星钟差估计值后，计算模糊度历元间变化值，将该变化值从卫星钟差值中进行扣除以实现两类参数解耦，提升实时服务精度；

8、基于广播星历计算得到卫星广播星历位置、钟差，计算预报轨道与扣除后卫星钟差值相对于广播星历位置、钟差的状态域改正数，将ssr改正数按协议实时播发给用户。

9、而且，所述模糊度参数与卫星钟差参数解耦，实现方式如下，

10、基于以下无电离层组合观测模型，认为接收机钟差与卫星钟差参数紧耦合，载波相位观测方程中卫星钟差参数与模糊度参数紧耦合，

11、

12、式中，、分别为接收机跟踪卫星的无电离层伪距、相位组合观测值；是卫星与接收机间几何距离；、分别是接收机钟差、卫星钟差参数；是测站天顶对流层延迟，是天顶至斜路径的对流层投影函数；是无电离层组合模糊度；和分别为伪距和相位观测噪声；

13、为进行解耦处理，在获得模糊度估计值后，利用下式计算模糊度参数历元间变化水平：

14、

15、式中，是不同站点对卫星模糊度参数的平均变化值，其中、分别代表第和个历元，、是这两个历元模糊度估计值；是观测到卫星的站点数，为站点的序号，=1,2,…,；

16、依次计算不同卫星模糊度历元间变化水平，接着将该变化值从估计的卫星钟差参数中进行扣除：

17、

18、式中，是第个历元估计得到的卫星钟差值，是第个历元进行参数解耦处理后的卫星钟差值。

19、而且，在实时数据处理中定期更新卫星预报轨道产品、卫星dcb产品、基准站坐标文件、天线相位中心改正文件和表文件。

20、而且，所述利用滤波器进行参数解算估计，包括滤波器时间更新、omc计算、法方程建立、滤波器测量更新和参数值更新。

21、而且，所述滤波器时间更新采用平方根信息滤波实现。

22、另一方面，本发明提供一种基于参数解耦的实时gnss卫星钟差服务系统，包括以下模块，

23、第一模块，用于在实时数据处理前预先准备卫星预报轨道产品、卫星dcb产品、基准站坐标文件、天线相位中心改正文件和表文件；

24、第二模块，用于在实时数据处理启动后通过网络通信收集全球范围或者目标区域范围基准站观测数据流，以及gnss广播星历数据；

25、第三模块，用于利用滤波器进行参数解算估计，所述参数包括模糊度参数与卫星钟差参数；

26、第四模块，用于获得模糊度与卫星钟差估计值后，计算模糊度历元间变化值，将该变化值从卫星钟差值中进行扣除以实现两类参数解耦，提升实时服务精度；

27、第五模块，用于基于广播星历计算得到卫星广播星历位置、钟差，计算预报轨道与扣除后卫星钟差值相对于广播星历位置、钟差的状态域改正数，将ssr改正数按协议实时播发给用户。

28、另一方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上所述的基于参数解耦的实时gnss卫星钟差服务方法。

29、另一方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的基于参数解耦的实时gnss卫星钟差服务方法。

30、本发明提供了一种基于模糊度和钟差参数解耦的实时gnss卫星钟差服务技术，解决了模糊度参数与卫星钟差参数耦合可能引起的实时卫星钟差精度下降问题，以实现更高精度的实时gnss卫星钟差服务。

31、与现有技术相比，本发明具有的特点包括：是提出获得模糊度与卫星钟差估计值后，计算模糊度历元间变化值，将该变化值从卫星钟差值中进行扣除以实现两类参数解耦。通过这种新的方式对模糊度参数与卫星钟差参数进行解耦处理，可提升实时服务精度。

32、本发明方案实施简单方便，实用性强，解决了相关技术存在的实用性低及实际应用不便的问题，能够提高用户体验，具有重要的市场价值。