阅读说明：本技术 利用非差改正数的多gnss多路径误差恒星日滤波方法及系统 (Multi-GNSS multi-path error star day filtering method and system using non-difference correction ) 是由 王亚伟 邹璇 唐卫明 冯瑾 李洋洋 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种利用非差改正数的多GNSS多路径误差恒星日滤波方法及系统,包括对多站数据单天解算后测站之间模糊度固定时段的双差观测值残差信息进行处理,获取双差残差数据记录,对每个双差残差数据记录进行滤波并按历元分解；计算各GNSS系统不同星座卫星的轨道重复周期提前量,并计算各历元内不同测站上卫星对应的非差改正数,得到最终的法方程,求解各站上卫星对应的非差改正数,利用改正数对后续观测值中多路径效应带来的误差进行改正。本发明提出了一种非差改正数的恒星日滤波方案,相比于双差或单差观测值域的恒星日滤波,无需附加额外约束进行双差至单差的转换,模型的建立更加简单；并支持实现不同系统、不同星座类型的卫星观测值多路径误差改正。(The invention provides a multi-GNSS multi-path error star daily filtering method and a multi-GNSS multi-path error star daily filtering system using non-differential correction, which comprises the steps of processing double-difference observation value residual information of a fixed period of ambiguity between stations after single-day calculation of multi-station data, obtaining double-difference residual data records, filtering each double-difference residual data record and decomposing the double-difference residual data records according to epochs; and calculating the advance of the orbit repetition period of different constellation satellites of each GNSS system, calculating the corresponding non-differential correction numbers of the satellites on different observation stations in each epoch to obtain a final normal equation, solving the corresponding non-differential correction numbers of the satellites on each station, and correcting errors caused by multipath effects in subsequent observation values by using the correction numbers. Compared with the sidereal daily filtering of a double-difference or single-difference observation value domain, the sidereal daily filtering scheme of the non-difference correction number does not need additional constraint to carry out conversion from double differences to single differences, and the model is simpler to establish; and the multi-path error correction of the satellite observation values of different systems and different constellation types is supported.)

利用非差改正数的多GNSS多路径误差恒星日滤波方法及系统

技术领域

本发明属于全球卫星导航系统领域，特别涉及关于削弱多GNSS精密数据处理时存在的多路径效应，提高解算结果精度的技术。

背景技术

目前，针对多路径效应对定位精度的影响，在数据处理的过程中主要使用建模或者信号处理技术进行分析，以达到分离出多路径误差的效果，减弱多路径误差对GNSS精密解算的影响。恒星日滤波SF(Sidereal Filtering)是一种目前应用较为广泛的多路径误差削弱方法，其理论基础在于当接收机天线与周围环境保持不变时，测站多路径效应主要与卫星信号传播方向的变化相关，利用卫星星座的周日重复特性对多路径误差进行分离，并以此改正后续天的观测量，从而达到削弱多路径误差的目的^[1][2]。然而，随着对多路径误差产生机理认识的逐步深入，有学者发现卫星轨道重复周期并不是一个简单的恒星日时长，且不同卫星之间也存在差异，Choi通过进一步的研究发现，选取平均轨道重复周期进行滤波解算更为合理，该周期相对于一个恒星日约有9s的提前量，并由此提出改进的恒星日滤波MSF(Modified Sidereal Filtering)^[3]。Larson等选取了以同一颗卫星到达相同站心位置的时间差作为轨道重复周期，提出了改进的ARTA(aspect repeat time adjustment)方法^[4]。上述方法都是针对坐标域进行恒星日滤波，即从坐标序列中提取多路径误差，用于对后续恒星日定位结果的改正，而基于恒星日滤波方法在观测值域进行改正也是适用的。

Alber在研究大气中水汽含量时提出了一种对双差观测值残差进行映射转换提取多路径效应的方法^[5]。Ragheb对基于坐标域和观测值域分别使用恒星日滤波的方法做了比较，认为前者计算效率更高而后者能取得更高的改善精度^[6]。上述都是针对GPS卫星数据获取的结论，Ye使用恒星日滤波的方法对BDS进行了实验，指出BDS不同星座卫星的轨道重复周期存在差异，并采用恒星日滤波的方法针对BDS开展了多路径误差建模研究，通过附加额外约束将观测值双差残差映射为单差残差以应对参考卫星变化或丢失的情况，进行单差观测值域的恒星日滤波以削弱多路径误差^[7]。随着各GNSS系统及各区域性增强系统的发展，多系统应用是未来GNSS技术发展的必然趋势，多路径效应作为GNSS观测的误差源之一，针对多GNSS系统建立多路径误差改正模型是一个亟待解决的问题。

参考文献

[1]Ding,X.,Chen,Y.,Zhu,J.,&Huang,D.(1999).Surface deformationdetection using gps.Proceedings of International Technical Meeting of theSatellite Division of the Institute of Navigation,53-62.

[2]Seeber,G.,Menge,F.,C.,Wübbena,G.,&Schmitz,M.(1998).PreciseGPS Positioning Improvements by Reducing Antenna and Site DependentEffects.Advances in Positioning and Reference Frames.Springer BerlinHeidelberg.

[3]Choi K,Bilich A,Larson K M,Axelrad P.(2004).Modified siderealfiltering:Implications for high-rate GPS positioning.Geophysical researchletters,31(22).

[4]Larson,K.M.,Bilich,A.,&Axelrad,P.(2007).Improving the precision ofhigh-rate gps.Journal of Geophysical Research Solid Earth,112(B5).

[5]Alber C,Ware R,Rocken C,Braun J.(2000).Obtaining single path phasedelays from GPS double differences.Geophysical Research Letters,27(17),2661-2664.

[6]Ragheb,A.E.,Clarke,P.J.,&Edwards,S.J.(2007).GPS siderealfiltering:coordinate-and carrier-phase-level strategies.Journal of Geodesy,81(5),325-335.

[7]Ye S,Chen D,Liu Y,Jiang P,Tang W,Xia P.(2015).Carrier phasemultipath mitigation for BeiDou navigation satellite system.GPS Solutions,19(4),545-557.