一种获取观测噪声的方法和装置制造方法及图纸

本文公布一种获取观测噪声的方法和装置，该方法包括：根据原始观测模型建立星间的单差观测模型；根据建立的星间的单差观测模型建立历元间的双差观测模型；选取公共星并获取该公共星相邻的两个历元的观测值以及获取接收机的该相邻的两个历元的观测值；根据建立的单差观测模型、历元间的双差观测模型、获得的公共星相邻的两个历元的观测值以及获得的接收机的该相邻的两个历元的观测值确定观测噪声。本发明专利技术实施例实现了对单台接收机的噪声分析，从而高效、快速的获取接收机的观测噪声。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及但不限于卫星导航领域，尤指一种获取观测噪声的方法和装置。
技术介绍
目前，全球卫星导航定位系统(GNSS)由美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)定位系统和中国的北斗以及欧盟的伽利略(Galileo)定位系统组成。其中，中国的北斗目前已经发射了16颗卫星，其中包括5颗中地球轨道(MEO，Medium Earth Orbit)卫星、5颗倾斜轨道同步(IGSO，Inclined Geosynchronous Satellite Orbit)卫星和6颗地球同步轨道(GEO，Geostationary Earth Orbit)卫星，实现了亚太地区的定位功能。卫星定位精度的高低既取决于定位算法和定位模式，又与接收机观测精度有很大关系。如果接收机的观测量噪声较大，则定位精度不会太高，从这个意义上讲，观测噪声的大小是决定位置精度高低的关键因素，因而获知接收机观测值噪声大小非常有必要。GNSS接收机的观测值噪声是码跟踪环的测量误差、载波跟踪环的测量误差、接收机信号通道间偏差等引起的测距和测相误差的综合反映。观测值噪声会直接影响接收机定位、测速、授时的性能，是衡量GNSS接收机性能好坏的一个重要指标。观测值噪声水平低，说明接收机性能好、质量合格；观测值噪声水平高，说明接收机性能差，质量不合格。GNSS接收机的观测值受到多种误差源的影响，这些误差源通常包括信号发射端的卫星星钟误差、群延迟，信号传播路径上的对流层延迟、电离层延迟，以及接收机端的多路径和热噪声等，多种误差源交织在一起，要将它们一一区分并进行补偿之后提取出观测值噪声，是非常困难的一件事情。一般的获取观测噪声的方法是采用基于零基线的两个静态接收机进行站间双差的方法来实现，大致包括：两台接收机接收来自同一个功分器输出的天线的信号，分别采集各自的伪距的观测量和载波的观测量，然后用这两台接收机的伪距和载波做双差处理，得到伪距的观测噪声和载波的观测噪声。这种方法虽然能消除上述多种误差，但是需要将两台接收机连接在同一个天线上，但是由于所用的两台接收机性能可能不同，站间双差的方法只能得到两台接收机的联合噪声，而且无法分离两台接收机各自的噪声，从而很难确定两台接收机各自的噪声是多大。目前大部分高精度接收机都是天线和板卡集成的一体机，通过一个天线功分器连接两台接收机的方法也很难实现。如何实现单台接收机噪声分析以及高效、快速的计算出接收机的观测噪声成为一个亟需解决的难题。
技术实现思路
本申请提供了一种获取观测噪声的方法和装置，能够实现对单台接收机的噪声分析，从而高效、快速的获取接收机的观测噪声。为了达到本申请目的，本申请提供了一种获取观测噪声的方法，包括：根据原始观测模型建立星间的单差观测模型；根据建立的星间的单差观测模型建立历元间的双差观测模型；选取公共星并获取该公共星相邻的两个历元的观测值以及获取接收机的该相邻的两个历元的观测值；根据建立的单差观测模型、历元间的双差观测模型、获得的公共星相邻的两个历元的观测值以及获得的接收机的该相邻的两个历元的观测值确定观测噪声。可选地，所述观测值是伪距观测值时，所述原始观测模型是以下所示的原始伪距的观测模型： P i = ρ + c ( dt r - dt s ) + T + f 1 2 f i 2 I + M P + v i ]]>其中，Pi表示第i频点的伪距观测量，单位为米；ρ表示卫星到接收机的几何距离；c是光速；dtr表示接收机钟差；dts表示卫星钟差；T表示对流层延迟误差；I表示电离层延迟误差；f1表示第1频点的频率；fi表示第i频点的频率；MP表示作用在伪距上的多路径延迟，vi表示伪距的观测噪声。可选地，所述单差观测模型如以下公式所示的单差伪距观测模型： ΔP k n m = Δρ k n m - cΔdt k s , n m + ΔT k n m + f 1 2 f i 2 ΔI k n m + ΔM P , k n m + Δv i ]]>其中，表示第k时刻卫星n的伪距观测值与卫星m的伪距观测值的单差；表示第k时刻所述接收机到卫星n的几何距离与所述接收机到卫星m的几何距离的单差；表示第k时刻卫星n的钟差与卫星m的钟差的单差；表示第k时刻所述接收机到卫星n的对流层延迟与所述接收机到卫星m的对流层延迟的单差；表示第k时刻所述接收机到卫星n的电离层延迟与所述接收机到卫星m的电离层延迟的单差；表示第k时刻卫星n到所述接收机的伪距多径误差与卫星m到所述接收机的伪距多径误差的单差；Δvi表示伪距的观测噪声的单差。可选地，所述历元间的双差观测模型如以下公式所示的历元间的双差伪距观测模型： ▿ ΔP k + 1 , k n m = ▿ Δρ k + 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获取观测噪声的方法，其特征在于，包括：根据原始观测模型建立星间的单差观测模型；根据建立的星间的单差观测模型建立历元间的双差观测模型；选取公共星并获取该公共星相邻的两个历元的观测值以及获取接收机的该相邻的两个历元的观测值；根据建立的单差观测模型、历元间的双差观测模型、获得的公共星相邻的两个历元的观测值以及获得的接收机的该相邻的两个历元的观测值确定观测噪声。

【技术特征摘要】
1.一种获取观测噪声的方法，其特征在于，包括：根据原始观测模型建立星间的单差观测模型；根据建立的星间的单差观测模型建立历元间的双差观测模型；选取公共星并获取该公共星相邻的两个历元的观测值以及获取接收机的该相邻的两个历元的观测值；根据建立的单差观测模型、历元间的双差观测模型、获得的公共星相邻的两个历元的观测值以及获得的接收机的该相邻的两个历元的观测值确定观测噪声。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述观测值是伪距观测值时，所述原始观测模型是以下所示的原始伪距的观测模型： P i = ρ + c ( dt r - dt s ) + T + f 1 2 f i 2 I + M P + v i ]]>其中，Pi表示第i频点的伪距观测量，单位为米；ρ表示卫星到接收机的几何距离；c是光速；dtr表示接收机钟差；dts表示卫星钟差；T表示对流层延迟误差；I表示电离层延迟误差；f1表示第1频点的频率；fi表示第i频点的频率；MP表示作用在伪距上的多路径延迟，vi表示伪距的观测噪声。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述单差观测模型如以下公式所示的单差伪距观测模型： ΔP k n m = Δρ k n m - cΔdt k s , n m + ΔT k n m + f 1 2 f i 2 ΔI k n m + ΔM P , k n m + Δv i ]]>其中，表示第k时刻卫星n的伪距观测值与卫星m的伪距观测值的单差；表示第k时刻所述接收机到卫星n的几何距离与所述接收机到卫星m的几何距离的单差；表示第k时刻卫星n的钟差与卫星m的钟差的单差；表示第k时刻所述接收机到卫星n的对流层延迟与所述接收机到卫星m的对流层延迟的单差；表示第k时刻所述接收机到卫星n的电离层延迟与所述接收机到卫星m的电离层延迟的单差；表示第k时刻卫星n到所述接收机的伪距多径误差与卫星m到所述接收机的伪距多径误差的单差；Δvi表示伪距的观测噪声的单差。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述历元间的双差观测模型如以下公式所示的历元间的双差伪距观测模型： ▿ ΔP k + 1 , k n m = ▿ Δρ k + 1 , k n m - c ▿ Δdt k + 1 , k s , n m + ▿ ΔT k + 1 , k n m + f 1 2 f i 2 ▿ ΔI k + 1 , k n m + ▿ ΔM P , ( k + 1 , k ) n m + ▿ Δv i ]]>其中，表示第k+1时刻的伪距观测值的单差与第k时刻的伪距观测值的单差之间的双差；表示第k+1时刻的几何距离的单差与第k时刻的几何距离的单差之间的双差；表示第k+1时刻的钟差的单差与第k时刻的钟差的单差之间的双差；表示第k+1时刻的对流层延迟的单差与第k时刻的对流层延迟的单差之间的双差；表示第k+1时刻的电离层延迟的单差与第k时刻的电离层延迟的单差之间的双差；表示第k+1时刻的伪距多径误差的单差与第k时刻的伪距多径误差的单差之间的双差；表示伪距的观测噪声的双差。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定观测噪声包括：根据所述历元间的双差伪距观测模型确定伪距的双差观测噪声模型；将确定出的伪距的双差观测噪声模型中的伪距双差观测值通过低通滤波以获取的近似真值；将所述与所述的近似真值的差值的二分之一作为伪距的观测噪声；其中，所述伪距的双差观测噪声模型如以下公式所示： ▿ Δv i = ▿ ΔQ k + 1 , k n m - ▿ ΔE k + 1 , k n m ]]>其中，是伪距双差观测值，6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述观测值是载波观测值时，所述原始观测模型如以下公式所示的原始载波的观测模型： L i = ρ + c ( dt r - dt s ) + T - f 1 2 f i 2 I + λ i N i + M L + ϵ i ]]>其中，Li表示第i频点的载波观测量，单位为米；ρ表示卫星到接收机的几何距离；c是光速；dtr表示接收机钟差；dts表示卫星钟差；T表示对流层延迟误差；I表示电离层延迟误差；f1表示第1频点的频率；fi表示第i频点的频率；λi表示第i频点的波长；ML表示作用在载波上的多路径延迟，εi表示载波的观测噪声。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述单差观测模型如以下公式所示的单差载波观测模型： ΔL k n m = Δρ k n m - cΔdt k s , n m + ΔT k n m - f 1 2 f i 2 ΔI k n m + λ i ΔN k n m + ΔM L , k n m + Δϵ i ]]>其中，表示第k时刻卫星n的载波观测值与卫星m的载波观测值的单差；表示第k时刻所述接收机到卫星n的几何距离与所述接收机到卫星m的几何距离的单差；表示第k时刻卫星n的钟差与卫星m的钟差的单差；表示第k时刻所述接收机到卫星n的对流层延迟与所述接收机到卫星m的对流层延迟的单差；表示第k时刻所述接收机到卫星n的电离层延迟与所述接收机到卫星m的电离层延迟的单差；表示载波整周模糊度；表示第k时刻卫星n到所述接收机的载波多径误差与卫星m到所述接收机的载波多径误差的单差；Δεi表示载波的观测噪声的单差。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述历元间的双差观测模型如以下公式所示的历元间的双差载波观测模型： ▿ ΔL k + 1 , k n m = ▿ Δρ k + 1 , k n m - c ▿ Δdt k + 1 , k s , n m + ▿ ΔT k + 1 , k n m - f 1 2 f i 2 ▿ ΔI k + 1 , k n m + ▿ ΔM L , ( k + 1 , k ) n m + ▿ Δϵ i ]]>其中，表示第k+1时刻的载波观测值的单差与第k时刻的载波观测值的单差之间的双差；表示第k+1时刻的几何距离的单差与第k时刻的几何距离的单差之间的双差；表示第k+1时刻的钟差的单差与第k时刻的钟差的单差之间的双差；表示第k+1时刻的对流层延迟的单差与第k时刻的对流层延迟的单差之间的双差；表示第k+1时刻的电离层延迟的单差与第k时刻的电离层延迟的单差之间的双差；表示第k+1时刻的载波多径误差的单差与第k时刻的载波多径误差的单差之间的双差；表示载波的观测噪声的双差。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述确定观测噪声包括：根据所述历元间的双差载波观测模型确定载波的双差观测噪声模型；将确定出的载波的双差观测噪声模型中的载波双差观测值通过低通滤波以获取的近似真值；将与的近似真值的差值的二分之一作为载波的观测噪声；其中，所述载波的双差观测噪声模型如以下公式所示： ▿ Δϵ i = ▿ ΔR k + 1 , k n m - ▿ ΔF k + 1 , k n m ]]>其中，是载波双差观测值，10.一种获取观测噪声的装置，其特征在于，包括：创建模块、获取模块和确定模块；其中，创建模块，用于根据原始观测模...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈孔哲，王献中，刘亮，王昊，
申请(专利权)人：和芯星通科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11