阅读说明：本技术 一种支持中长距离伪距差分定位的方法 (Method for supporting medium-and-long-distance pseudo-range differential positioning ) 是由 徐学永 周叶 夏羽 徐波 吴波 王琛琛 惠孟堂 汤深权 蒋虎 施金金 王伟 李 于 2020-12-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种支持中长距离伪距差分定位的方法,在计算伪距差分改正数时,利用双频GNSS信号构建无电离层组合,以消除电离层延迟误差项,使伪距差分改正数的服务范围由50km扩大至200km,同时利用载波相位平滑伪距的方法,使用低噪声的载波相位观测值对无电离层组合伪距观测值进行平滑处理,降低了无电离层组合伪距观测值的观测噪声,可生成低噪声、高精度的差分改正数,有利于中长距离的伪距差分定位。(The invention discloses a method for supporting medium-and-long-distance pseudo-range differential positioning, which comprises the steps of constructing an ionosphere-free combination by using a dual-frequency GNSS signal when calculating a pseudo-range differential correction to eliminate an ionosphere delay error item, expanding the service range of the pseudo-range differential correction from 50km to 200km, smoothing the ionosphere-free combined pseudo-range observation value by using a carrier phase smoothing method, reducing the observation noise of the ionosphere-free combined pseudo-range observation value, generating a low-noise and high-precision differential correction, and facilitating medium-and-long-distance pseudo-range differential positioning.)

一种支持中长距离伪距差分定位的方法

技术领域

本发明属于卫星导航定位技术，具体涉及一种支持中长距离伪距差分定位的方法。

背景技术

在卫星定位中，利用伪距观测值进行单点定位时，实时定位精度为10米左右。伪距差分定位技术指利用某一区域的一个或多个已知坐标的基准站，实时接收卫星三维位置并独立计算自身伪距差分改正数，然后通过数据传输链播发给流动站进行伪距差分定位，实现流动站米级甚至亚米级的定位精度。但是传统的单站伪距差分技术作用距离较短，定位的精度会随着距离的增加而快速降低。因此提出一种支持中长距离伪距差分定位技术，使其可处理50-200km的中长基线。考虑在计算伪距差分改正数时，利用双频GNSS信号组成无电离层组合消除电离层延迟误差项，扩大伪距差分的服务范围，同时采用低噪声的历元间载波相位观测值对无电离层伪距观测值进行平滑处理，降低无电离层伪距观测值的观测噪声，生成低噪声、高精度伪距差分改正数，取代原有的单频差分数据，扩大差分服务范围，实现原有单频发送技术达到双频定位的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种支持中长距离伪距差分定位的方法，克服了传统伪距差分定位方法在处理50km—200km中长基线时受电离层延迟误差影响严重的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为一种支持中长距离伪距差分定位的方法，步骤如下：

步骤1、在基准点上架设双频接收机，用于接收广播星历、双频载波相位和双频伪距；

步骤2、根据广播星历发布的卫星轨道参数，结合基准站的三维坐标，计算卫星在当前历元时三维位置(X^S,Y^S,Z^S)和卫星钟差Δt，并计算卫星到基准站的几何距离

步骤3、根据双频伪距获得双频伪距观测值P₁和P₂，利用双频伪距观测值P₁和P₂构建无电离层组合方程，生成无电离层组合伪距观测值P_IF；

步骤4、根据双频载波相位获得双频载波相位观测值和利用双频载波相位观测值和构建无电离层组合方程，生成无电离层组合载波相位观测量值

步骤5、利用无电离层组合载波相位观测量值对无电离层组合伪距观测值P_IF进行相位平滑，生成平滑后的无电离层伪距观测值

步骤6、将经平滑后的无电离层伪距观测值结合卫星到基准站的几何距离生成无电离层伪距差分改正值ΔP_IF；

步骤7、对无电离层伪距改正值ΔP_IF进行播发，为用户提供中长距离低噪声伪距差分服务。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明计算的伪距差分改正数消除了电离层的影响，服务范围由50km扩大到200km。

(2)对无电离层伪距观测值进行了载波相位平滑，大大降低了观测噪声，使播发的差分改正数更加稳定可靠。

附图说明

图1为本发明所述的支持中长距离伪距差分定位的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1，一种支持中长距离伪距差分定位的方法，步骤如下：

步骤1、在基准点上架设双频接收机，用于接收广播星历、双频载波相位和双频伪距；

步骤2、根据广播星历发布的卫星轨道参数，结合基准站的三维坐标，计算卫星在当前历元时三维位置(X^S,Y^S,Z^S)和卫星钟差Δt，并计算卫星到基准站的几何距离

步骤3、根据双频伪距获得双频伪距观测值P₁和P₂，利用双频伪距观测值P₁和P₂构建无电离层组合方程，生成无电离层组合伪距观测值P_IF，如公式(1)所示。

式中，f₁和f₂均为GNSS卫星双频观测值的信号频率；P₁为信号频率f₁上的伪距观测值，P₂为信号频率f₂上的伪距观测值。

步骤4、根据双频载波相位获得双频载波相位观测值和利用双频载波相位观测值和构建无电离层组合方程，生成无电离层组合载波相位观测量值φ_IF，如公式(2)所示。

式中，c为光速，为信号频率f₁的载波相位观测值，为信号频率f₂上的载波相位观测值。P_IF和φ_IF均已经剔除了电离层误差项，但在进行无电离层组合的同时也增大了观测噪声。

步骤5、利用无电离层组合载波相位观测量值φ_IF对无电离层组合伪距观测值P_IF进行相位平滑，生成平滑后的无电离层伪距观测值降低观测噪声，如公式(3)所示。

式中，和分别表示在t_i和t_i-1时刻经平滑处理后的无电离层伪距观测值，P_IF(t_i)表示在t_i时刻的无电离层伪距观测值，i表示平滑次数；δφ_IF(t_i-1,t_i)表示历元间无电离层载波观测值变化值。无电离层伪距观测值P_IF(t_i)经载波相位平滑后，降低了观测噪声。

步骤6、将经平滑后的无电离层伪距观测值结合卫星到基准站的几何距离生成无电离层伪距改正值ΔP_IF，如(4)式所示。

式(4)中，ΔP_IF(t_i)为t_i时刻的无电离层伪距改正值；Δt′为接收机钟差。

步骤7、对无电离层伪距改正值ΔP_IF进行播发，满足中长距离低噪声伪距差分服务。

综上所述，本发明与传统的伪距单点定位方法相比，本发明使用基准站用户提供高精度的伪距差分改正数，由于该改正数使用双频消电离层组合，且利用载波相位观测值对伪距进行平滑处理，使用户定位不受硬件延迟、对流层延迟、电离层延迟和卫星轨道误差的影响，使伪距差分定位更加精确，精度可达到亚米级。另外，本发明提出的支持中长距离伪距差分定位技术，作业方式灵活，基准站向用户播放的数据量较小，有效抑制中长距离情况下电离层对定位精度的影响，提高用户定位的精度和稳定性。