一种顾及对流层各向异性的GNSS定位解算方法

本发明属于卫星导航定位领域，具体涉及一种顾及对流层各向异性的gnss定位解算方法。

背景技术：

1、全球卫星导航系统(global navigation satellite system，gnss)定位是指利用导航卫星的伪距和载波相位观测值进行高精度定位的重要技术。而卫星定位的处理过程中，对流层延迟的处理精度与观测值的权重是影响其误差处理的关键因素。而获取精确对流层延迟的关键因素是采用合理的映射函数，传统的映射函数基于测站的经纬度、年积日、气象数据等拟合函数的系数，获取映射函数的干映射函数和湿映射函数值；获取准确的观测值权值的重要步骤是使用精确的随机模型，传统的随机模型主要采用高度角随机模型和信噪比随机模型，基于卫星高度角或信噪比的随机模型误差来近似卫星观测值的方差，再通过定权公式获取卫星观测值的权值。

2、上述映射函数和随机模型的构建方法仍存在一定的缺陷，传统的映射函数在数据解算的过程中，考虑了高程改正项且坐标的精度较为稳定，但并未顾及测站海拔较高时的气象数据不规则变化和在高纬度地区的垂直方向存在明显的误差；传统的随机模型改善了多路径效应对定位结果的影响且能够准确表达低高度角的观测数据的质量，但不能够顾及同组卫星在受几何分布、系统误差的影响所产生的不同观测历元数据的空间和时间相关性误差；此外，传统的映射函数和随机模型仍未考虑卫星信号在传播过程受到太阳辐射不均导致的对流层各向异性的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种顾及对流层各向异性的gnss定位解算方法，以解决传统定位解算过程中考虑因素不全面，误差解算精度不高的问题，进一步提高gnss定位的坐标精度和收敛速度。

2、一种顾及对流层各向异性的gnss定位解算方法，

3、步骤一，获取实时数据，获取实时观测数据、广播星历及改正数据；

4、步骤二，精密轨道及钟差恢复，对卫星精密轨道和精密钟差进行恢复，并通过精密轨道和精密钟差数据结合观测文件作为后续数据预处理的输入数据；

5、步骤三，获取太阳角高度，利用测站的经纬度、地方时基于经验模型获取太阳角高度r；

6、步骤四，参数估计，基于太阳角高度，构建映射函数与随机模型，通过卡尔曼滤波进行参数估计。

7、所述获取太阳角高度r具体为，

8、

9、式中，de为太阳赤纬，r为太阳高度角，a为太阳方位角，为当地纬度，t0为太阳时角，tt为真太阳时。

10、所述构建映射函数与随机模型，通过卡尔曼滤波进行参数估计具体为，

11、

12、式中，lp'和ll'为改进的伪距和相位观测值与计算值的差值，a为设计矩阵，e为单位矩阵，x为待估参数，vp和vl为相位和伪距观测值残差，mw(ε)p为公式17顾及对流层各向异性的对流层湿映射函数，上式中的待估参数和残差项可以表达为：

13、

14、式中，wp为改进的观测值权阵，σ为公式18改进的观测值天顶方向方差。

15、基于卡尔曼滤波，对式19进行参数估计。

16、所述参数估计包括收机坐标偏差，对流层残差等参数，输出测站坐标，大气总延迟，接收机钟差，和模糊度。

17、所述修正后的卫星精密轨道位置sp和精密钟差具体为，

18、t时刻卫星在径向、切向、法向的轨道和轨道速率校正值为对于t后邻近时刻t0，轨道校正量δc为：

19、

20、将轨道校正值转换到ecef坐标系下：

21、

22、式中，为切向单位矢量，为卫星速度矢量，为法向单位矢量，为径向单位矢量，

23、则t0时刻通过实时校正值改正后的卫星精密轨道位置sp为：

24、

25、

26、式中，为精密钟差改正数，为分析中心时钟基准偏移，为所有分析中心共有的卫星时钟特定偏移量，clkcorrk为实际卫星时钟偏移。

27、所述映射函数为

28、

29、随机模型为

30、式中，σ0为观测值方差，伪距观测值方差为0.3m，载波观测值方差为0.01m，α3为1，β3为4，e为卫星高度角，r为太阳高度角。

31、本发明的有益效果在于：通过引入测站经纬度、地方时获取太阳高度角，通过太阳高度角反映太阳辐射，改进了传统gmf映射函数的湿映射函数和cos-type型随机模型，克服了卫星信号在大气层传播过程中考虑因素不全面，顾及了太阳辐射导致的对流层各向异性对数据解算的影响，提高了映射函数及随机模型的精度与稳定性，改善了gnss定位解算的坐标精度和收敛速度。

技术特征：

1.一种顾及对流层各向异性的gnss定位解算方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种顾及对流层各向异性的gnss定位解算方法，其特征在于：所述获取太阳角高度r具体为，

3.根据权利要求1所述的一种顾及对流层各向异性的gnss定位解算方法，其特征在于：所述构建映射函数与随机模型，通过卡尔曼滤波进行参数估计具体为，

4.根据权利要求1或3所述的一种顾及对流层各向异性的gnss定位解算方法，其特征在于：所述参数估计包括收机坐标偏差，对流层残差等参数，输出测站坐标，大气总延迟，接收机钟差，和模糊度。

5.根据权利要求1所述的一种顾及对流层各向异性的gnss定位解算方法，其特征在于：所述修正后的卫星精密轨道位置sp和精密钟差具体为，

6.根据权利要求1所述的一种顾及对流层各向异性的gnss定位解算方法，其特征在于：所述映射函数为

技术总结本发明公开了一种顾及对流层各向异性的GNSS定位解算方法，通过引入测站经纬度、地方时获取太阳高度角，通过太阳高度角反映太阳辐射，改进了传统GMF映射函数的湿映射函数和cos‑type型随机模型，克服了卫星信号在大气层传播过程中考虑因素不全面，顾及了太阳辐射导致的对流层各向异性对数据解算的影响，提高了映射函数及随机模型的精度与稳定性，改善了GNSS定位解算的坐标精度和收敛速度。技术研发人员：吴侃,赵庆志,张登雄,王小成,王瀚,陈涛,张旭涛,朱靖受保护的技术使用者：中国人民解放军空军军医大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29