一种监测卫星导航系统空间基准偏差的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种监测卫星导航系统空间基准偏差的方法及系统，涉及卫星导航技术领域，以解决传统监测卫星导航系统空间基准偏差参数的方法需要进行定位解算，应用不便且精度不高的问题。所述监测卫星导航系统空间基准偏差的方法包括：获取卫星导航系统的广播星历参数和精密星历数据；根据所述广播星历参数计算卫星质心位置向量；根据所述卫星质心位置向量和精密星历数据给出的卫星质心位置向量计算广播星历与精密星历的空间基准偏差参数；根据所述广播星历与精密星历的空间基准偏差参数计算两个卫星导航系统之间的空间基准偏差参数。本发明专利技术提供的一种监测卫星导航系统空间基准偏差的方法用于便捷地、高精度地监测卫星导航系统空间基准偏差。

【技术实现步骤摘要】
一种监测卫星导航系统空间基准偏差的方法及系统
本专利技术属于卫星导航领域，特别是涉及一种监测卫星导航系统空间基准偏差的方法及系统。
技术介绍
卫星导航系统(GNSS)已经成为最重要的定位授时服务基础设施。目前主要的卫星导航系统主要包括美国的卫星导航系统(GPS)、俄罗斯的卫星导航系统(GLONASS)、欧盟的卫星导航系统(GALILEO)、中国的卫星导航系统(BDS)。用户用不同卫星导航系统进行定位得到的是不同坐标系下的坐标，例如用GPS定位得到的是WGS84坐标系下的坐标；用GLONASS定位得到的是PZ-90坐标系下的坐标；用GALILEO定位得到的是GTRF坐标系下的坐标；用BDS定位得到的是CGCS2020或BDCS坐标系下的坐标。这些坐标系的定义有的相同，有的不同；它们的实现和维持主要依赖各卫星导航系统的监测站，例如，WGS84坐标系依靠GPS系统在全球分布的五个监测站和美国国家地理空间情报局(GSA)的全球监测站实现和维持并与国际卫星导航系统服务组织(IGS)的监测站网连接实现与国际地球参考框架(ITRF)的对齐；BDCS坐标系依靠BDS系统在中国境内的监测站实现和维持并与中国地壳运动观测网络(CMONOC)的连续运行站、IGS监测站网连接实现与国际地球参考框架(ITRF)的对齐。由于各卫星导航系统的坐标系采用各自的系统监测站实现和维持，采用的技术手段、更新频率也不尽相同，因此这些坐标系之间必然存在着或大或小的偏差，这些偏差就是卫星导航系统的空间基准偏差，这些偏差的大小是反映不同卫星导航系统兼容性与互操作性能的重要指标之一，直接影响用户利用不同卫星导航系统进行联合定位、测速和授时的精度。现有的监测不同卫星导航系统的空间基准偏差的方法是选取若干公共点，分别用不同的卫星导航系统进行定位，得到相应的定位结果，利用定位结果计算得到不同卫星导航系统的空间基准的转换参数，即空间基准偏差参数。上述方法的不足之处在于：1)公共点需要配备有一个多模接收机或多个单模接收机。例如,要监测美国卫星导航系统(GPS)、欧盟卫星导航系统(Galileo)、俄罗斯卫星导航系统(GLONASS)和中国卫星导航系统(BDS)四个系统的空间基准之间的偏差，就需要配备兼容四个系统的多模接收机或四个单模接收机。若要更准确的反映不同卫星导航系统的空间基准偏差，所选的公共点要尽可能的全球分布均匀，这在现实中是难以满足的，特别是由于地球的大部分表面是海洋，实现均匀分布在自然条件上就不允许了。2)在进行监测站坐标解算时容易受到用户接收机端的观测误差、多路径效应、对流层延迟、电离层延迟等环境因素影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种监测卫星导航系统空间基准偏差的方法及系统，通过广播星历参数和精密星历数据直接监测卫星导航系统空间基准偏差，从而解决了传统监测方法监测精度不高，应用不便的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种监测卫星导航系统空间基准偏差的方法，包括以下步骤：获取卫星导航系统的广播星历参数和精密星历数据；根据所述广播星历参数计算卫星质心位置向量；根据所述广播星历参数得到的卫星质心位置向量和精密星历数据给出的卫星质心位置向量计算广播星历与精密星历的空间基准偏差参数；对于任意两个卫星导航系统，根据所述广播星历与精密星历的空间基准偏差参数计算两个卫星导航系统之间空间基准偏差参数。该方法不需要用卫星导航系统观测数据进行定位计算，进而也就不需要配备有多模接收机或多个单模接收机的公共点，解决了传统方法存在的接收机端的观测误差、多路径效应、对流层延迟、电离层延迟等环境因素的影响问题。其中，精密星历数据是指在同一空间基准条件下得到的包含多个卫星导航系统的空间星座的卫星质心位置数据。广播星历参数的获取渠道为从公开的卫星导航系统数据中心中获得。用广播星历参数计算卫星质心位置向量的具体计算公式为：其中，表示第i历元由广播星历参数计算的卫星导航系统g中卫星s的质心位置向量，分别表示卫星质心位置向量的x轴、y轴、z轴的坐标值，tsp3,i表示以sp3格式存放的精密星历参数第i个采样历元的时间，Δtg表示卫星导航系统g的系统时间与精密星历基准时间之差，表示广播星历参数对应的参考时刻，表示对应参考时刻的卫星导航系统g的卫星s的广播星历参数，分别表示星体坐标系下天线相位中心相对于卫星质心的x轴、y轴、z轴的坐标值，表示星体坐标系到地球质心坐标系的转化矩阵。根据广播星历参数得到的卫星质心位置向量和精密星历数据给出的卫星质心位置向量计算广播星历与精密星历的空间基准偏差参数的具体步骤包括：根据所述广播星历参数得到的卫星质心位置向量和精密星历数据给出的卫星质心位置向量建立至少三个虚拟观测方程；利用最小二乘法对所述虚拟观测方程求解得到卫星导航系统的广播星历与精密星历的空间基准偏差参数。其中，对应第i历元卫星导航系统g内卫星s的虚拟观测方程为：式中，分别表示由广播星历参数得到的第i历元卫星导航系统g内卫星s的质心位置的x轴、y轴、z轴的坐标值；分别表示精密星历数据给出的第i历元卫星导航系统g内卫星s的质心位置的x轴、y轴、z轴的坐标值；V为误差向量；为卫星导航系统g的广播星历与精密星历的空间基准偏差参数，为平移参数，为尺度参数，为旋转参数。计算两个卫星导航系统之间的空间基准偏差参数的计算公式为：式中，表示卫星导航系统g1的广播星历与精密星历的空间基准偏差参数；表示卫星导航系统g2的广播星历与精密星历的空间基准偏差参数；表示卫星导航系统g2与卫星导航系统g1之间的空间基准偏差参数。一种应用上述监测卫星导航系统空间基准偏差方法的监测卫星导航系统空间基准偏差的系统，具体包括以下单元：数据获取单元，用于获取卫星导航系统的广播星历参数和精密星历数据；卫星质心位置向量计算单元，用于根据所述广播星历参数计算卫星质心位置向量；广播星历与精密星历的空间基准偏差参数计算单元，用于根据所述广播星历参数得到的卫星质心位置向量和精密星历数据给出的卫星质心位置向量计算广播星历与精密星历的空间基准偏差参数。不同卫星导航系统的空间基准偏差参数计算单元，对于任意两个卫星导航系统，根据所述广播星历与精密星历的空间基准偏差参数计算两个卫星导航系统之间的空间基准偏差参数。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术通过对获取的广播星历参数以及精密星历数据进行计算，首先计算广播星历与对应精密星历的空间基准偏差参数，最终得到不同卫星导航系统的空间基准偏差参数，解决了传统计算方法需要利用接收机数据进行定位解算的弊端，同时还解决了传统方法进行监测站坐标解算时容易受到用户接收机端的观测误差、多路径效应、对流层延迟、电离层延迟等环境因素的影响问题，提高了卫星导航系统空间基准偏差监测的便捷性和精度。附图说明为了更清楚地说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监测卫星导航系统空间基准偏差的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取卫星导航系统的广播星历参数和精密星历数据；/n根据所述广播星历参数计算卫星质心位置向量；/n根据所述广播星历参数得到的卫星质心位置向量和精密星历数据给出的卫星质心位置向量计算广播星历与精密星历的空间基准偏差参数；/n对于任意两个卫星导航系统，根据所述广播星历与精密星历的空间基准偏差参数计算两个卫星导航系统之间的空间基准偏差参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种监测卫星导航系统空间基准偏差的方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取卫星导航系统的广播星历参数和精密星历数据；
根据所述广播星历参数计算卫星质心位置向量；
根据所述广播星历参数得到的卫星质心位置向量和精密星历数据给出的卫星质心位置向量计算广播星历与精密星历的空间基准偏差参数；
对于任意两个卫星导航系统，根据所述广播星历与精密星历的空间基准偏差参数计算两个卫星导航系统之间的空间基准偏差参数。


2.根据权利要求1所述的一种监测卫星导航系统空间基准偏差的方法，其特征在于，所述精密星历数据是指在同一空间基准条件下得到的包含多个卫星导航系统的空间星座的卫星质心位置数据。


3.根据权利要求1所述的一种监测卫星导航系统空间基准偏差的方法，其特征在于，所述根据广播星历参数计算卫星质心位置向量的具体计算公式为：



其中，表示第i历元由广播星历参数计算的卫星导航系统g中卫星s的质心位置向量，分别表示卫星质心位置向量的x轴、y轴、z轴的坐标值，tsp3，i表示以sp3格式存放的精密星历参数第i个采样历元的时间，Δtg表示卫星导航系统g的系统时间与精密星历基准时间之差，表示广播星历参数对应的参考时刻，表示对应参考时刻的卫星导航系统g的卫星s的广播星历参数，分别表示星体坐标系下天线相位中心相对于卫星质心的x轴、y轴、z轴的坐标值。


4.根据权利要求1所述的一种监测卫星导航系统空间基准偏差的方法，其特征在于，所述“根据所述广播星历参数得到的卫星质心位置向量和精密星历数据给出的卫星质心位置向量计算广播星历与精密星历的空间基准偏差参数”具体包括：
根据所述广播星历参数得到的卫星质心位置向量和精密星历数据给出的卫星质心位置向量建立至少三个虚拟观测方程；
利用最小二乘法对所述虚拟观测方程求解得到卫星导航系统的广播...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮仁桂，贾小林，冯来平，毛悦，宋小勇，王龙，张奋，宗文鹏，
申请(专利权)人：中国人民解放军六一五四零部队，
类型：发明
国别省市：陕西;61