一种GNSS未建模误差反演方法

一种gnss未建模误差反演方法
技术领域
1.本发明属于卫星导航定位领域，涉及定位过程中的误差处理问题，特别是对于采用参数估计或模型改正后的残余系统误差问题。


背景技术：

2.全球导航卫星系统(global navigation satellite system,gnss)是一种全球、全天候、全天时、高精度的无线电导航定位系统，能够为用户提供三维位置和时间等信息。随着导航定位技术的不断完善和发展，gnss已经广泛应用于大地测量、气象预测、交通物流等诸多生活领域。随着人们对卫星定位精度和可靠性的要求越来越高，如何进一步提高卫星的定位精度和可靠性成为目前gnss的研究热点与迫切需求。
3.影响卫星定位精度的因素有很多，包括卫星端，卫星信号传播路径上和地面接收机等方面的系统误差。然而由于大气扰动和多路径效应等误差复杂的时空特性以及人们对其物理知识的认知有限，难以完全通过差分、线性组合、模型改正和参数化估计等方法对这些误差进行彻底的消除，还存在一些残余的系统误差，这些残余的系统误差被称为未建模误差。在绝大部分情况下未建模误差是客观存在的，是制约高精度和高可靠性gnss应用的瓶颈，如果忽略未建模误差的影响，会人为地提高参数估值的精度。
4.目前，对于未建模误差的处理主要通过半参数化的方法进行削弱，没有考虑未建模误差特性对观测值精度的影响，缺少对未建模误差大小及其变化规律的研究，亟需一种未建模误差的计算方法。因此，在高精度定位中，必须考虑未建模误差的影响，本发明给出一种未建模误差反演方法，用以反映未建模误差的大小与变化规律，为削弱或消除未建模误差影响的研究提供理论与数据支持，进而提高定位精度。


技术实现要素：

5.要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种gnss非差非组合未建模误差反演方法，用于解决误差处理过程中存在残余系统误差难以处理的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种gnss非差非组合未建模误差反演方法，该方法包括以下步骤：
7.步骤一，根据卫星坐标和地面接收机坐标计算卫星与地面之间的距离；
8.步骤二，通过观测文件获取卫星的载波观测值，通过钟差文件获取卫星的时钟误差；
9.步骤三，获取对流层延迟误差、电离层延迟误差、整周模糊度、接收机钟差以及与频率无关的各误差项的值；
10.步骤四，利用卫星与地面之间的距离以及步骤二和步骤三中获取的各项值通过相应的数学算法反演卫星定位过程中的未建模误差。
11.进一步的：在步骤一中，卫星与地面之间的距离根据卫星坐标和地面接收机坐标计算，其计算公式为：
[0012][0013]
式中，(x
s
，y
s
，z
s
)表示卫星坐标；(x0，y0，z0)表示地面接收机坐标。
[0014]
进一步的，在步骤二中，所述的通过卫星产品文件获取卫星的载波观测值和卫星的时钟误差包括：
[0015]
步骤2.1，从观测文件中获取卫星的载波观测值φ；
[0016]
步骤2.2，从钟差文件中获取卫星时钟误差dt
s
。
[0017]
进一步的，在步骤三中，获取对流层延迟误差、电离层延迟误差、整周模糊度、接收机钟差以及与频率无关的各误差项的值包括以下步骤：
[0018]
步骤3.1，利用saastamoinen模型计算对流层延迟t、计算与卫星信号频率无关的误差项d
other
；
[0019]
步骤3.2，利用参数估计的方法获取电离层延迟i、实数解模糊度n，接收机钟差dt
r
；
[0020]
步骤3.3，利用lambda算法对模糊度n求取整周模糊度
[0021]
进一步的，在步骤四中，利用卫星与地面之间的距离以及步骤二和步骤三中获取的各项值通过相应的数学算法反演未建模误差，其反演公式为：
[0022][0023]
式中，ε表示未建模误差；φ表示载波观测值；ρ表示卫地距；c表示光速；dt
r
表示接收机钟差；dt
s
表示卫星钟差；t表示对流层延迟；i表示电离层延迟；λ表示载波波长；表示整周模糊度；d
other
表示与卫星信号频率无关的误差项。
[0024]
有益效果，与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：
[0025]
本发明给出了gnss非差非组合未建模误差的反演方法，通过精确的卫地距与参数估计值和模型改正值计算出了非差非组合模型中卫星的未建模误差。通过该方法计算出的未建模误差精度高，准确性好，能够为gnss卫星导航中未建模误差的处理与研究提供理论基础与数据支持，方便未建模误差的进一步研究，进而能够为卫星导航定位中残余系统误差的处理提供方法，有利于未建模误差的削弱甚至消除，进一步提高卫星定位的精度和可靠性。
附图说明
[0026]
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
[0027]
以下结合实施例对本发明做具体说明。
[0028]
本发明提出一种gnss非差非组合未建模误差反演方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
[0029]
步骤一，根据卫星坐标和地面接收机坐标计算卫星与地面之间的距离；
[0030]
步骤二，通过观测文件获取卫星的载波观测值，通过钟差文件获取卫星的时钟误差；
[0031]
步骤三，获取对流层延迟误差、电离层延迟误差、整周模糊度、接收机钟差以及与频率无关的各误差项的值；
[0032]
步骤四，利用卫星与地面之间的距离以及步骤二和步骤三中获取的各项值通过相应的数学算法反演卫星定位过程中的未建模误差。
[0033]
优选的，在步骤一中，卫星与地面接收机的计算公式为
[0034][0035]
式中，(x
s
，y
s
，z
s
)表示卫星精密坐标；(x0，y0，z0)表示安装接收机的测站坐标，
[0036]
在步骤二中，所述的获取载波观测值和卫星钟差包括以下步骤：
[0037]
步骤2.1，从观测文件中获取载波观测值φ；
[0038]
步骤2.2，从钟差文件中获取卫星钟差dt
s
；
[0039]
在步骤三中，获取对流层延迟误差、电离层延迟误差、整周模糊度、接收机钟差以及与频率无关的各误差项的值包括以下步骤：
[0040]
步骤3.1，利用模型改正的方法获取对流层延迟t、与频率无关的误差项d
other
；
[0041]
步骤3.2，利用参数估计的方法获取电离层延迟i、实数解模糊度n，接收机钟差dt
r
；
[0042]
步骤3.3，利用lambda算法对模糊度n求取其整数解
[0043]
在步骤四中，计算未建模误差的公式为：
[0044][0045]
式中，ε表示未建模误差；φ表示载波观测值；ρ表示卫地距；c表示光速；dt
r
表示接收机钟差；dt
s
表示卫星钟差；t表示对流层延迟；i表示电离层延迟；λ表示载波波长；表示整周模糊度；d
other
表示与卫星信号频率无关的误差项。
[0046]
本发明给出了jfng站2018年3月4日第12:00:00时刻g25卫星的未建模误差计算方法。
[0047]
根据精密卫星坐标和精确接收机坐标计算卫地距真值
[0048]
其中，g25卫星坐标
[0049]
(x
s
，y
s
，z
s
)＝(
‑
13610898.663541，20493181.8564741，9484399.604608)
[0050]
jfng测站接收机坐标
[0051]
(x0，y0，z0)＝(
‑
2279829.028319，5004706.478858，3219777.407958)
[0052]
卫星与地面间的距离
[0053][0054]
从观测文件中获取载波观测值φ
[0055]
φ＝23812042.00797
[0056]
从钟差文件中获取卫星精密钟差dt
s
[0057]
dt
s
＝
‑
2.7828
×
10
‑4[0058]
利用模型改正的方法获取对流层延迟t、一些与频率无关的误差项d
other
；
[0059]
其中，对流层延迟
[0060]
t＝7.30379
[0061]
其余误差项
[0062]
d
other
＝3531252.079807
[0063]
利用参数估计的方法获取电离层延迟i、实数解模糊度n，接收机钟差dt
r
[0064]
其中，电离层延迟
[0065]
i＝6.02820
[0066]
接收机钟差
[0067]
dt
r
＝
‑
3.1148
×
10
‑4[0068]
模糊度
[0069]
n＝45.717
[0070]
利用lambda算法对模糊度n求取其整周模糊度
[0071][0072]
载波观测值波长
[0073]
λ＝0.1903m
[0074]
利用以上参数计算未建模误差未建模误差
[0075]