一种区域监测网约束条件下的伪距硬件延迟差分码偏差处理方法和系统

本发明涉及卫星导航和定位，特别涉及一种区域监测网约束条件下的伪距硬件延迟差分码偏差处理方法和系统。

背景技术：

1、全球卫星导航系统gnss(global navigation satellite system)信号受卫星端和接收机端硬件影响，各频点观测量存在与频率有关的硬件延迟，将不同频率码观测值之间的硬件延迟差异称为差分码偏差(differential code bias，dcb)。dcb参数包括卫星端dcb和接收机端dcb，其中不同频率间的卫星端dcb参数在卫星导航系统广播星历中播发，以满足导航用户不同频率信号组合应用。

2、在gnss观测量中，dcb参数与电离层延迟高度耦合，通常利用全球监测网数据建立全球电离层延迟改正模型与dcb参数解耦，同时解算卫星与监测站接收机的dcb参数，以获得高精度的dcb参数信息。但是对于北斗三号全球卫星导航系统或者部分国家和地区建立的星基增强系统(satellite-based augmentation system，sbas)而言，地面监测网为区域监测网，对卫星覆盖不足，不能建立高精度的全球电离层延迟模型，从而影响dcb参数解算精度。目前北斗三号系统采用欧洲定轨中心(center for orbit determination ineurope，code)发布的全球电离层格网模型，用于分离解算dcb参数，但因code分析中心采用的监测站在中国及周边分布较少，导致覆盖中国区域范围的电离层格网模型精度较低，从而降低了dcb解算精度。北斗卫星导航系统播发的dcb参数精度较其他全球监测网的卫星导航系统播发dcb参数、及国际卫星导航服务组织(international gnss service，igs)分析中心公布的事后精密dcb产品尚存在较大差距，影响了北斗卫星导航系统的服务精度。

技术实现思路

1、针对现有技术中的部分或全部问题，本发明提供一种区域监测网约束条件下的伪距硬件延迟差分码偏差处理方法，该方法包括以下步骤：

2、接收卫星导航系统地面监测网的接收机观测数据，并存储于数据库中；

3、使用数据库中的所述观测数据，提取电离层延迟观测量；

4、根据监测站数量及分布，建立区域电离层延迟函数模型；

5、确定差分码偏差参数解算基准；

6、分离解算卫星差分码偏差参数和接收机差分码偏差参数；以及

7、使用差分码偏差参数计算卫星空间信号测距误差和定位精度，并根据所述空间信号测距误差和定位精度评估差分码偏差参数解算精度。

8、进一步地，所述接收卫星导航系统地面监测网的接收机观测数据包括伪距和相位观测数据。

9、进一步地，所述使用数据库中的所述观测数据，提取电离层延迟观测量包括：

10、电离层延迟观测量包括斜路径电离层延迟、接收机端硬件延迟差分码偏差和卫星端硬件延迟差分码偏差；

11、使用相位数据对伪距数据进行平滑，电离层延迟观测量表示为：

12、

13、其中，表示双频伪距无几何距离组合观测值，表示双频相位无几何距离组合观测值，n表示平滑用历元数，γ1和γ2分别表示双频观测值频率平方的倒数，i表示斜路径电离层延迟，dcb1,2表示接收机端两个频率的硬件延迟差分码偏差，表示卫星端两个频率的硬件延迟差分码偏差，c表示光速。

14、进一步地，所述根据监测站数量及分布，建立区域电离层延迟函数模型包括：

15、通过投影因子将斜路径电离层延迟投影至天顶方向垂直电离层延迟vtec，转换公式为，

16、vtec＝i·fpp

17、其中，i表示斜路径电离层延迟，fpp表示投影因子；

18、监测站数量较少并且分布比较稀疏时，基于多项式函数建立的区域电离层延迟改正模型表示为，

19、

20、其中，和s0分别表示该区域中几何中心的纬度和经度，和s分别表示电离层穿刺点的纬度和经度，n和m分别表示多项式模型的最大阶数和级数，eij表示需要估计的区域电离层模型参数；

21、监测站数量较多并且分布比较均匀时，基于球冠谐函数建立的区域电离层延迟改正模型表示为，

22、

23、其中，其中β、λ分别表示在日固地磁坐标系中电离层穿刺点的纬度和经度，n和m分别表示球冠谐模型的最大阶数和级数，表示归一化勒让德函数，anm和bnm表示需要估计的区域电离层模型参数。

24、进一步地，所述确定差分码偏差参数解算基准包括：

25、使用下列式子表示差分码偏差参数解算基准，

26、

27、其中，ns表示可观测卫星个数，ws表示缺失卫星差分码偏差之和的负值，dcbi,s表示缺失卫星的差分码偏差。

28、进一步地，所述分离解算卫星差分码偏差参数和接收机差分码偏差参数包括：

29、使用如下式子分离解算卫星差分码偏差参数和接收机差分码偏差参数，

30、

31、其中，as表示参数的设计矩阵,ls表示实际观测值，vs表示观测残差，dcbi,s表示卫星差分码偏差，表示接收机差分码偏差，ionc表示区域电离层模型参数。

32、进一步地，所述使用差分码偏差参数计算卫星空间信号测距误差和定位精度，并根据所述空间信号测距误差和定位精度评估差分码偏差参数解算精度包括：

33、空间信号测距误差的计算式子为，

34、

35、其中，sisre表示空间信号测距误差，rms代表均方根，r表示轨道径向误差，a表示轨道切向误差，c表示轨道法向误差，wr表示轨道径向误差的平均投影系数，wa,c表示轨道切平面误差的平均投影系数，δcdt表示钟差误差；

36、北斗卫星的钟差误差δcdt的计算式子为，

37、

38、其中，sp3clk表示精密星历钟差，brdclk表示广播星历钟差，dcb表示b1频点卫星硬件延迟码偏差，f1、f3分别表示北斗卫星的b1频点的频率和b3频点的频率。

39、本发明还提供一种区域监测网约束条件下的伪距硬件延迟差分码偏差处理系统，该系统包括以下模块：

40、数据接收模块，被配置为接收卫星导航系统地面监测网的接收机观测数据，并存储于数据库中；

41、电离层延迟观测量提取模块，被配置为使用数据库中的所述观测数据，提取电离层延迟观测量；

42、函数模型建立模块，被配置为根据监测站数量及分布，建立区域电离层延迟函数模型；

43、解算基准确定模块，被配置为在其中确定差分码偏差参数解算基准；

44、参数分离解算模块，被配置为在其中分离解算卫星差分码偏差参数和接收机差分码偏差参数；以及

45、参数解算精度评估模块，被配置为使用差分码偏差参数计算卫星空间信号测距误差和定位精度，并根据所述空间信号测距误差和定位精度评估差分码偏差参数解算精度。

46、本发明还提供一种计算机系统，包括：

47、处理器，其被配置为执行机器可读指令；以及

48、存储器，其被配置为存储有机器可读指令，所述机器可读指令在被处理器执行时执行所述的差分码偏差处理方法的步骤。

49、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有机器可读指令，所述机器可读指令在被处理器执行时执行所述的差分码偏差处理方法的步骤。

50、与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提出的差分码偏差处理方法，提升了差分码偏差解算精度，提升了北斗卫星导航系统的服务精度；本发明提出的差分码偏差处理方法，适用于地面区域网建立区域电离层模型，根据监测站分布数量与稀疏特征，选择多项式或者球冠谐函数模型来建立区域电离层模型；本发明是提出的确定差分码偏差解算基准，提出基于所有卫星端差分码偏差的和为一个固定参数，解决了秩亏问题。