卫星观测数据的质量控制方法、系统及相关设备与流程

【】本发明涉及大地测量与卫星导航领域，尤其涉及卫星观测数据的质量控制方法、系统及相关设备。

背景技术

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背景技术：

1、在卫星观测数据采集过程中，由于仪器设备的性能和观测环境的复杂性，卫星观测数据不可避免的存在钟跳、周跳等粗差，对于这些异常情况如果不加任何处理就进行数据处理，往往会产生很大的偏差，得到错误的结果。因此，如何有效的探测和修复卫星观测数据中的粗差，成为了卫星观测数据质量控制的重要内容。

2、现有的粗差判断方式为后验残差检验方法，该方法为利用根据经验设定的残差阈值对卫星观测数据进行判断，并对卫星观测数据进行调整。直接利用卫星观测数据判断是否存在粗差的结果不准确，导致对卫星观测数据进行优化后观测数据精准度不达标。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、有鉴于此，本发明提供了卫星观测数据的质量控制方法、系统及相关设备，以提升优化后观测数据的精准度。

2、本发明第一实施例的具体技术方案为：一种卫星观测数据的质量控制方法，所述方法包括：获取单颗卫星的第一观测数据；所述观测数据包含所述卫星距离预设的接收机的多组观测距离；根据预设的设计矩阵、预设的协因数矩阵、预设的残差阵和所述第一观测数据进行最小二乘运算，获得所述卫星的参数估计值；所述参数估计值为观测数据的变化幅度；获取所述卫星的第二观测数据；利用所述参数估计值、自由度和所述第二观测数据获得所述第二观测数据的全局检验量；所述自由度为所述第二观测数据中的多余观测数；所述全局检验量为所述第二观测数据中全部的观测距离的和与所述自由度的比值；判断所述全局检验量与预设的第一阈值的大小；若所述全局检验量大于或等于所述第一阈值，则获取所述全局检验量中任意一个第一局部检验量，并判断所述第一局部检验量的最大值与预设的第二阈值的大小；所述第一局部检验量为一组观测距离与所述自由度的差值；若所述第一局部检验量的最大值小于所述第二阈值，则获取所述全局检验量中任意一个第二局部检验量，将所述第二局部检验量作为所述第一局部检验量，返回判断所述第一局部检验量与预设的第二阈值的大小的步骤；若所述第一局部检验量的最大值大于或等于所述第二阈值时，则所述第一局部检验量所对应的观测距离为误差数据；根据预设的优化规则优化所述第二观测数据中的所述误差数据，优化后的第二观测数据为第三观测数据，将所述第三观测数据作为所述第二观测数据，返回利用所述参数估计值、自由度和所述第二观测数据获得所述第二观测数据的全局检验量的步骤，直至所述全局检验量小于所述第一阈值时，完成所述第二观测数据的优化。

3、优选的，所述利用所述参数估计值、自由度和所述第二观测数据获得所述第二观测数据的全局检验量，包括：对所述第一观测数据和所述第二观测数据进行最小二乘处理获得所述卫星的时不变参数；利用所述参数估计值对所述时不变参数进行预报获得所述第二观测数据的预报观测数据；所述预报观测数据为所述第二观测数据经过所述参数估计值优化后的观测数据；对所述第二观测数据和所述预报观测数据进行最小二乘滤波获得残差矩阵；根据所述残差矩阵和自由度获得第二观测数据的全局检验量。

4、优选的，所述预设的优化规则包括：去掉所述第二观测数据中的所述误差数据；或根据预设的误差调整参数和所述误差数据获得所述误差参数的补偿值，利用所述补偿值对所述误差数据进行补偿，以消除所述误差数据的粗差。

5、优选的，所述补偿值采用以下公式获得：

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7、其中，xc＝(atpa)-1atpc，为补偿值，为所述误差数据，xc为误差调整参数，为误差数据的估计值，为所述补偿值的方差协方差，为单位权重误差，为协因数矩阵，p为第二观测数据的权阵，t为转置符号，a为设计矩阵，c为误差调整参数中预设的一维误差，qv为所述残差矩阵的协因数阵，v为所述残差矩阵的残差值。

8、优选的，所述获取单颗卫星的第一观测数据，包括：利用卫星钟差、接收钟差、所述卫星与接收机的几何距离、对流层天顶湿延迟、对流层湿延迟的投影函数、电离层延迟转换系数和一阶电离层斜延迟构建第一伪距观测方程和第一载波相位观测方程；利用s-basis消秩亏理论消除所述第一伪距观测方程中的秩亏项获得第二伪距观测方程，及利用s-basis消秩亏理论消除所述第一载波相位观测方程中的秩亏项获得第二载波相位观测方程；对预设的满秩方程组、所述第二伪距观测方程和所述第二载波相位观测方程进行联立获得所述卫星的伪距和载波相位；所述伪距和所述载波相位构成第一观测数据。

9、优选的，所述预设的满秩方程组包括：

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11、其中，为满秩的为几何无关参数的和，所述几何无关参数包括卫星钟差、接收钟差、卫星与接收机的几何距离和对流层天顶湿延迟，为消电离层组合形式的卫星码偏差，为满秩的为一阶电离层斜延迟，为几何无关组合形式的卫星码偏差，为满秩的为卫星的相位偏差和接收机端的相位偏差的浮点模糊度，μj为不同频率间电离层延迟转换系数，为满秩的为接收机的第一码偏差与卫星的第二码偏差的差。

12、优选的，所述伪距和所述载波相位方程采用以下公式获得：

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14、其中，e为期望，为所述伪距，为所述载波相位，为满秩的为几何无关参数的和，μj为不同频率间电离层延迟转换系数，为满秩的为一阶电离层斜延迟，为满秩的为接收机的第一码偏差与卫星的第二码偏差的差，为满秩的为卫星的相位偏差和接收机端的相位偏差的浮点模糊度。

15、本发明第二实施例的具体技术方案为：一种卫星观测数据的质量控制系统，所述系统包括：观测数据获取模块、最小二乘计算模块、全局检验量获取模块、第一判断模块、局部检验量获取模块、第二判断模块、误差数据获取模块和优化模块；所述观测数据获取模块用于获取单颗卫星的第一观测数据和第二观测数据，所述观测数据包含所述卫星距离预设的接收机的多组观测距离；所述最小二乘计算模块用于根据预设的设计矩阵、预设的协因数矩阵、预设的残差阵和所述第一观测数据进行最小二乘运算，获得所述卫星的参数估计值；所述参数估计值为观测数据的变化幅度；所述全局检验量获取模块用于利用所述参数估计值、自由度和所述第二观测数据获得所述第二观测数据的全局检验量；所述自由度为所述第二观测数据中的多余观测数；所述全局检验量为所述第二观测数据中全部的观测距离的和与所述自由度的比值；所述第一判断模块用于判断所述全局检验量与预设的第一阈值的大小；所述局部检验量模块用于若所述全局检验量大于或等于所述第一阈值，则获取所述全局检验量中任意一个第一局部检验量；所述第二判断模块用于判断所述第一局部检验量的最大值与预设的第二阈值的大小；所述所述局部检验量模块还用于若所述第一局部检验量的最大值小于所述第二阈值，则获取所述全局检验量中任意一个第二局部检验量，将所述第二局部检验量作为所述第一局部检验量，返回判断所述第一局部检验量与预设的第二阈值的大小的步骤；所述误差数据获取模块用于若所述第一局部检验量的最大值大于或等于所述第二阈值时，则所述第一局部检验量所对应的观测距离为误差数据；所述优化模块用于根据预设的优化规则优化所述第二观测数据中的所述误差数据，优化后的第二观测数据为第三观测数据，将所述第三观测数据作为所述第二观测数据，返回利用所述参数估计值、自由度和所述第二观测数据获得所述第二观测数据的全局检验量的步骤，直至所述全局检验量小于所述第一阈值时，完成所述第二观测数据的优化。

16、本发明第三实施例的具体技术方案为：一种卫星观测数据的质量控制设备，包括存储器和和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如本技术第一实施例中任一项所述方法的步骤。

17、本发明第四实施例的具体技术方案为：一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如本技术第一实施例中任一项所述方法的步骤。

18、实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

19、本发明根据卫星的第一观测数据和预设的设计矩阵、协因数矩阵的残差矩阵获得参数估计值，参数估计值为观测数据的预设变化幅度；根据卫星的第二观测数据、自由度和参数估计值获得第二观测数据的全局检验量，全局检验量为所述第二观测数据中全部的观测距离的和与所述自由度的比值，通过判断全局检验量与第一阈值的大小验证第二观测数据中是否存在误差数据，相比于直接利用第二观测数据与经验阈值的方式进行比较判断是否存在误差数据的方式，比值能够更好的表示出变化的范围，通过判断比值与第一阈值的方式所获得的是否存在误差数据的判断结果更为精确；通过获得全局检验量中的局部检验量，并对局部检验量与第二阈值进行判断，找出误差数据，并为误差数据进行优化，进而针对性的优化第二观测数据，提升优化后观测数据的精准度。