附先验约束的多频多模GNSS非差非组合时间传递方法技术

本发明专利技术公开了一种附先验约束的多频多模GNSS非差非组合时间传递方法，利用基准站网相位观测数据，基于多频数据计算卫星钟频间偏差；基于多频多系统观测信息，通过参数重组，构建顾及IFCB影响的满秩的GNSS非差非组合时间传递函数模型；基于谱密度构建随机模型；基于构建的顾及IFCB影响的满秩的GNSS非差非组合时间传递函数模型和随机模型，采用卡尔曼滤波进行参数估计，得到对应站点的接收机钟差信息；通过对两个站点的接收机钟差信息进行时间比对，从而通过其中一个站点的时钟信息和时间比对信息获得另一站点的时钟信息。本发明专利技术能提升时间传递的可靠性和精度。升时间传递的可靠性和精度。升时间传递的可靠性和精度。

【技术实现步骤摘要】
附先验约束的多频多模GNSS非差非组合时间传递方法


[0001]本专利技术涉及高精度定位领域，尤其涉及一种附先验约束的多频多模GNSS非差非组合时间传递方法。

技术介绍

[0002]随着导航系统的不断发展，当前全球各大导航系统观测频率由双频扩展至三频甚至多频，这为多频多模GNSS数据融合带来了新的思路和机遇；多频多模GNSS数据能提供更多的可视卫星、更丰富的频率和信号、更稳健的几何观测结构，将进一步提高GNSS的服务性能和可靠性，但目前尚处于探索和研究当中。

技术实现思路

[0003]本专利技术主要目的在于，提供一种附先验约束的多频多模GNSS非差非组合时间传递方法，提升时间传递的可靠性和精度。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：附先验约束的多频多模GNSS非差非组合时间传递方法，本方法包括以下步骤：
[0005]S1、利用基准站网相位观测数据，基于多频数据计算IFCB；
[0006]S2、基于多频多系统观测信息，通过参数重组，构建顾及IFCB影响的满秩的GNSS非差非组合时间传递函数模型；
[0007]S3、基于谱密度构建随机模型：
[0008]3.1、根据IGS站钟信息，获得不同站点的站钟稳定性；
[0009]3.2、基于稳定性和噪声系数之间的对应关系拟合得到对应的噪声系数；
[0010]3.3、根据噪声系数获得时间传递对应采样间隔的稳定性，然后基于过程噪声谱密度之间的对应关系获得对应的过程噪声；
[0011]3.4、采用多个测站配备高精度原子钟，根据钟群对应站钟钟差信息获得的谱密度均值确定过程噪声；
[0012]S4、基于构建的顾及IFCB(Inter Frequency Clock bias，卫星钟频间偏差)影响的满秩的GNSS非差非组合时间传递函数模型和随机模型，采用卡尔曼滤波进行参数估计，得到对应站点的接收机钟差信息；
[0013]S5、重复S4，得到另一个站点的接收机钟差信息，对两个站点的接收机钟差进行时间比对，从而通过其中一个站点的时钟信息和时间比对信息获得另一站点的时钟信息。
[0014]按上述方法，所述的S1具体为：
[0015]1.1、通过单站的双频两两组合差分以及历元间差分，获得对应站点的IFCB信息；
[0016]1.2、一定数量的观测站组成的观测网中多个站点的IFCB信息，基于高度角加权的方式，计算得到各卫星单历元IFCB的历元间变化量；选定初始历元，通过累加获得单站单历元的IFCB信息；
[0017]1.3、基于双频IF组合与非组合之间的IFCB关系，获得对应第f频点的IFCB改正值。
[0018]按上述方法，所述的1.1具体为：
[0019]基于L1/L2 IF组合得到的卫星钟差其中dt
S
为不受硬件延迟影响的卫星钟差，b
vi
为第i(i＝1,2)频点卫星相位延迟的时变部分，d
i
为第i频点卫星伪距硬件延迟的时不变部分，c为真空光速，同样地基于L1/L3 IF组合得到的卫星钟差其中α
1i
＝(f
12
)/(f
12
‑
f
i2
)，β
1i
＝
‑
(f
i2
)/(f
12
‑
f
i2
)，b
vi
为第i(i＝1,3)频点卫星相位延迟的时变部分，d
i
为第i频点卫星伪距硬件延迟的时不变部分，因此IFCB的表达式为式中b
diff
为对应的初始相位模糊度差异，diff(L1,L2,L3)＝L
if,12
‑
L
if,13
即双频观测值两两组合的差值，d
diff
为时不变的接收机相位和卫星相位硬件延迟差异，b
diff
和d
diff
通过历元间差分消除，为站点r的IFCB历元间变化量，diff(L1,L2,L3)＝L
if,12
‑
L
if,13
，L
if,12
和L
if,13
为双频两两消电离层组合观测值，k为历元标识，即通过单站的双频两两组合差分以及历元间差分可获得对应站点的IFCB信息
[0020]按上述方法，所述的1.2中，各卫星单历元IFCB的历元间变化量r为测站编号，n为最大测站数，为对应的与高度角相关的权值权值对应的是高度角值。
[0021]按上述方法，所述的顾及IFCB影响的满秩GNSS非差非组合时间传递函数模型为：式中和分别为经过站星距和卫星钟差改正后的伪距和相位的观测值，为线性化后的三维位置向量，T为系统标识符类型，S为卫星号，r为对应的接收机编号；f为频率号，f＝1,2,3...，c为真空光速，为吸收伪距偏差的接收机钟差，为电离层斜延迟的系数，为第1频点的斜电离层延迟，为对流层斜延迟，为投影函数，ISB
T
为系统间偏差，为吸收了伪距偏差和相位偏差的相位模糊度，其吸收接收机端和卫星端相位硬件延迟，因此具有浮点解特性，对应多频多模的IFB信息和IFCB信息为其中，λ
f
为频率f对应的波长，为接收机端伪距偏差，对应的是L1/L2和L1/L
f
之间的IFCB信息。
[0022]按上述方法，在所述的顾及IFCB影响的满秩的GNSS非差非组合时间传递函数模型中，若对应的系统为非参考系统时，则添加对应的ISB参数ISB
T
；伪距的第3个频点开始添加IFB参数
[0023]按上述方法，所述的3.1具体为：提取IGS网解钟差产品中关于外接氢原子站钟钟差序列，采用哈达玛方差分析不同平滑时间的稳定性；
[0024]所述的3.2具体为：根据噪声系数和哈达玛方差之间的对应关系表达式拟合得到对应的噪声系数；其中为氢钟对应的哈达玛方差求得的稳定性结果，q0为调相白噪声系数、q1为调频白噪声系数、q2为调频随机游走噪声系数，q3为调频随机奔跑噪声系数，τ为对应的平滑时间；
[0025]所述的3.3中，过程噪声谱密度之间的对应关系为其中为确定的过程噪声，c为真空光速；
[0026]按上述方法，所述的S4在基于卡尔曼滤波参数求解的过程中，结合上一个历元的接收机钟差估计值，通过一步预测得到当前的接收机钟差一步预测值和其方差接收机钟差估计值，通过一步预测得到当前的接收机钟差一步预测值和其方差为k时刻状态向量的一步预测值，为k
‑
1时刻的状态向量；Φ
k,k
‑1为状态转移矩阵，为一步预测误差方差矩阵，为k
‑
1时刻状态向量的方差；附加过程噪声的接收机钟差先验约束是将对应的接收机钟差对应的一步预测方差添加过程噪声信息后的方差为然后将其引入滤波过程进行参数求解。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.附先验约束的多频多模GNSS非差非组合时间传递方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：S1、利用基准站网相位观测数据，基于多频数据计算IFCB；S2、基于多频多系统观测信息，通过参数重组，构建顾及IFCB影响的满秩GNSS非差非组合时间传递函数模型；S3、基于谱密度构建随机模型：3.1、根据IGS站钟信息，获得不同站点的站钟稳定性；3.2、基于稳定性和噪声系数之间的对应关系拟合得到对应的噪声系数；3.3、根据噪声系数获得时间传递对应采样间隔的稳定性，然后基于过程噪声谱密度之间的对应关系获得对应的过程噪声；3.4、采用多个测站配备高精度原子钟，根据钟群对应站钟钟差信息获得的谱密度均值确定过程噪声；S4、基于构建的顾及IFCB影响的满秩的GNSS非差非组合时间传递函数模型和随机模型，采用卡尔曼滤波进行参数估计，得到对应站点的接收机钟差信息；S5、重复S4，得到另一个站点的接收机钟差信息，对两个站点的接收机钟差进行时间比对，从而通过其中一个站点的时钟信息和时间比对信息获得另一站点的时钟信息。2.根据权利要求1所述的附先验约束的多频多模GNSS非差非组合时间传递方法，其特征在于，所述的S1具体为：1.1、通过单站的双频两两组合差分以及历元间差分，获得对应站点的IFCB信息；1.2、一定数量的观测站组成的观测网中多个站点的IFCB信息，基于高度角加权的方式，计算得到各卫星单历元IFCB的历元间变化量；选定初始历元，通过累加获得单站各历元的IFCB信息；1.3、基于双频消电离层(Ionosphere Free,IF)组合与非组合之间的IFCB关系，获得对应第f频点的IFCB改正值。3.根据权利要求2所述的附先验约束的多频多模GNSS非差非组合时间传递方法，其特征在于，所述的1.1具体为：基于L1/L2 IF组合得到的卫星钟差其中dt
S
为不受硬件延迟影响的卫星钟差，b
vi
为第i(i＝1,2)频点卫星相位延迟的时变部分，d
i
为第i频点卫星伪距硬件延迟的时不变部分，c为真空光速，同样地基于L1/L3 IF组合得到的卫星钟差表示为其中α
1i
＝(f
12
)/(f
12
‑
f
i2
)，β
1i
＝
‑
(f
i2
)/(f
12
‑
f
i2
)，b
vi
为第i(i＝1,3)频点卫星相位延迟的时变部分，d
i
为第i频点卫星伪距硬件延迟的时不变部分，因此IFCB的表达式表示为式中b
diff
为对应的初始相位模糊度差异，diff(L1,L2,L3)＝L
if,12
‑
L
if,13
即双频观测值两两组合的差值，为时不变的接收机相位和卫星相位硬件延迟差异，b
diff
和d
diff
通过历元间差分消除，为站点r的IFCB历元间变化量，diff(L1,L2,L3)＝L
if,12
‑
L
if,13
，L
if,12
和L
if,13
为双频两两消电离层...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾青松，刘腾，袁运斌，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：