本技術(shù)涉及衛(wèi)星導(dǎo)航增強(qiáng)，尤其涉及一種基于低軌星座的星基增強(qiáng)信息生成方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、星基增強(qiáng)系統(tǒng)(satellite?based?augmentation?system，sbas)是利用一定數(shù)量的監(jiān)測(cè)站對(duì)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(global?navigation?satellite?system，gnss)的衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤觀測(cè)，利用偽距、載波相位等觀測(cè)數(shù)據(jù)處理形成差分與完好性信息，通過地球同步軌道(geostationary?orbit，geo)衛(wèi)星向服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶播發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)gnss實(shí)時(shí)定位精度及完好性預(yù)警能力的提升，改善gnss服務(wù)質(zhì)量。

2、因?yàn)楦餍腔鰪?qiáng)系統(tǒng)由各國(guó)獨(dú)立建設(shè)，提供區(qū)域增強(qiáng)服務(wù)，導(dǎo)致用戶僅能在對(duì)應(yīng)的星基增強(qiáng)系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)獲得sbas精度和完好性增強(qiáng)，在一定程度上制約了sbas服務(wù)的廣泛應(yīng)用。考慮到低軌星座能夠全球覆蓋，在低軌星上搭載gnss監(jiān)測(cè)接收機(jī)，利用低軌星星載gnss觀測(cè)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)gnss衛(wèi)星全飛行弧段連續(xù)的差分與完好性信息處理，提升sbas的服務(wù)和應(yīng)用能力。

3、目前，公開的星基增強(qiáng)信息處理技術(shù)均是利用地面有限數(shù)量監(jiān)測(cè)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的，尚缺少利用低軌星星載gnss觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)星基增強(qiáng)信息處理的方法。

4、當(dāng)前已有的星基增強(qiáng)信息處理技術(shù)依賴于地面監(jiān)測(cè)站的分布，當(dāng)gnss衛(wèi)星一旦飛出地面監(jiān)測(cè)站觀測(cè)范圍，將無法生成該衛(wèi)星的星基增強(qiáng)信息，導(dǎo)致用戶僅能在對(duì)應(yīng)的星基增強(qiáng)系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)獲得sbas精度和完好性增強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例提供一種基于低軌星座的星基增強(qiáng)信息生成方法及系統(tǒng)，充分利用北斗衛(wèi)星自身ppp-b2b信號(hào)，不依賴外部高精度gnss衛(wèi)星軌道和鐘差數(shù)據(jù)，同步實(shí)現(xiàn)低軌星的位置確定，監(jiān)測(cè)低軌星狀態(tài)。

2、本技術(shù)實(shí)施例提供一種基于低軌星座的星基增強(qiáng)信息生成方法，包括：

3、接收北斗衛(wèi)星播發(fā)的ppp-b2b信號(hào)進(jìn)行電文信息解碼和處理，以獲取北斗衛(wèi)星高精度軌道和鐘差；

4、根據(jù)歷元間的電離層殘差檢測(cè)量變化探測(cè)低軌星觀測(cè)數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)周跳，以及，在不出現(xiàn)周跳的情況下，利用低軌星載波相位觀測(cè)值對(duì)偽距觀測(cè)值進(jìn)行平滑，以獲得平滑后的偽距觀測(cè)值；

5、利用低軌星觀測(cè)數(shù)據(jù)，構(gòu)造無電離層組合觀測(cè)值，并基于獲取的北斗衛(wèi)星高精度軌道和鐘差對(duì)低軌星實(shí)時(shí)位置進(jìn)行解算，得到低軌星的位置信息和鐘差信息；

6、利用獲得的低軌星的位置信息，以及低軌星觀測(cè)數(shù)據(jù)和gnss基本導(dǎo)航電文，進(jìn)行星基增強(qiáng)差分改正數(shù)解算，得到星基增強(qiáng)軌道和時(shí)鐘差差分改正數(shù)；

7、根據(jù)獲得的星基增強(qiáng)差分改正數(shù)進(jìn)行偽距殘差修正，并基于修正結(jié)果進(jìn)行星基增強(qiáng)完好性參數(shù)計(jì)算。

8、可選的，接收北斗衛(wèi)星播發(fā)的ppp-b2b信號(hào)進(jìn)行電文信息解碼和處理，以獲取北斗衛(wèi)星實(shí)時(shí)高精度軌道和鐘差包括：

9、將ppp-b2b電文中北斗衛(wèi)星軌道改正數(shù)結(jié)合北斗廣播星歷軌道，恢復(fù)得到北斗衛(wèi)星實(shí)時(shí)高精度軌道：

10、

11、其中，為北斗衛(wèi)星j實(shí)時(shí)高精度軌道，為廣播星歷計(jì)算得到的衛(wèi)星軌道，分別為軌道在徑向、切向、法向的單位矢量，為ppp-b2b電文中衛(wèi)星軌道改正，δoj為位置改正數(shù)，為速度改正數(shù)，radial、alonge、cross為徑向、切向和法向，t為當(dāng)前時(shí)間，t0為北斗ppp-b2b電文參考時(shí)間；

12、將ppp-b2b電文中北斗衛(wèi)星鐘差改正數(shù)結(jié)合北斗廣播星歷鐘差，恢復(fù)得到北斗衛(wèi)星實(shí)時(shí)高精度鐘差：

13、

14、其中，為北斗衛(wèi)星j實(shí)時(shí)鐘差，為廣播星歷計(jì)算得到的衛(wèi)星鐘差，為ppp-b2b電文中衛(wèi)星鐘差改正數(shù)，t為歷元時(shí)間，t0為北斗ppp-b2b電文參考時(shí)間，c為光速。

15、可選的，根據(jù)歷元間的電離層殘差檢測(cè)量變化探測(cè)低軌星觀測(cè)數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)周跳，其中檢驗(yàn)量dgf滿足：

16、dgf＝n1(t)-n1(t-1)-f1/f2·[n2(t)-n2(t-1)]????(3)

17、其中，f1和f2為gnss衛(wèi)星頻點(diǎn)l1和l5的頻率，n1和n2為頻點(diǎn)l1和l5的模糊度。

18、可選的，利用低軌星載波相位觀測(cè)值對(duì)偽距觀測(cè)值進(jìn)行平滑，以獲得平滑后的偽距觀測(cè)值滿足：

19、

20、其中，為頻點(diǎn)l1平滑后的偽距觀測(cè)值，為頻點(diǎn)l5平滑后的偽距觀測(cè)值，p1和l1為頻點(diǎn)l1原始偽距和載波相位觀測(cè)值，p2和l2為頻點(diǎn)l5原始偽距和載波相位觀測(cè)值，τ為平滑時(shí)間。

21、可選的，利用低軌星觀測(cè)數(shù)據(jù)，構(gòu)造無電離層組合觀測(cè)值，并基于獲取的北斗衛(wèi)星實(shí)時(shí)高精度軌道和鐘差，對(duì)低軌星實(shí)時(shí)位置進(jìn)行解算，得到低軌星的位置信息和鐘差信息包括：

22、構(gòu)造如下無電離層組合觀測(cè)值，以消除電離層延遲誤差；

23、

24、其中，pif和lif為得到的無電離層組合偽距和載波相位觀測(cè)值，和為頻點(diǎn)l1和l5平滑后的偽距觀測(cè)量，l1和l2為頻點(diǎn)l1和l5的載波相位觀測(cè)量；

25、利用北斗衛(wèi)星實(shí)時(shí)高精度軌道和鐘差，以及低軌星觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)低軌星實(shí)時(shí)位置進(jìn)行解算，得到低軌星的位置信息和鐘差信息，滿足：

26、

27、其中，和為北斗衛(wèi)星j到低軌星i的無電離層組合偽距和載波相位觀測(cè)值；為低軌星i和北斗衛(wèi)星j之間的幾何距離，δti、δtj分別表示低軌星鐘差和北斗衛(wèi)星實(shí)時(shí)高精度鐘差，derror為能夠模型化改正的誤差，εp和εl表示偽距和載波相位測(cè)量值的噪聲，nj表示整周模糊度；λ表示波長(zhǎng)，[xi,yi,zi]為低軌星i的位置信息；[xj,yj,zj]為北斗衛(wèi)星j的實(shí)時(shí)高精度軌道。

28、可選的，利用獲得的低軌星的位置信息，以及低軌星觀測(cè)數(shù)據(jù)和gnss基本導(dǎo)航電文，進(jìn)行星基增強(qiáng)差分改正數(shù)解算，得到星基增強(qiáng)軌道和時(shí)鐘差分改正數(shù)包括：

29、基于倒單點(diǎn)定位原理，對(duì)公式(6)進(jìn)行求解，其中，[xj,yj,zj]為未知參數(shù)，gnss鐘差利用導(dǎo)航電文播發(fā)的時(shí)鐘參數(shù)計(jì)算；

30、利用公式(1)將軌道改正數(shù)δoj、作為未知參數(shù)求解，以獲得星基增強(qiáng)軌道改正數(shù)δoj；

31、利用星基增強(qiáng)軌道改正數(shù)，對(duì)公式(6)進(jìn)行求解，其中δti為未知參數(shù)；再利用公式(2)將時(shí)鐘改正數(shù)作為未知參數(shù)求解，以獲得星基增強(qiáng)時(shí)鐘差分改正數(shù)δtj。

32、可選的，根據(jù)獲得的星基增強(qiáng)軌道和時(shí)鐘差分改正數(shù)進(jìn)行星基增強(qiáng)完好性參數(shù)計(jì)算，得到星基增強(qiáng)完好性參數(shù)包括：

33、利用星歷改正數(shù)δoj、時(shí)鐘改正數(shù)δtj和低軌星鐘差δti修正后的偽距殘差表示為：

34、

35、計(jì)算gnss衛(wèi)星j星基增強(qiáng)差分改正數(shù)一個(gè)更新周期內(nèi)全部偽距殘差的均值及標(biāo)準(zhǔn)差以標(biāo)準(zhǔn)差表征星基增強(qiáng)完好性參數(shù)雙頻測(cè)距誤差(dual?frequencyrange?error，dfre)的精度，滿足：

36、

37、星基增強(qiáng)完好性參數(shù)dfre則表示為：

38、

39、本技術(shù)實(shí)施還提出一種基于低軌星座的星基增強(qiáng)信息生成系統(tǒng)，包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如前述的基于低軌星座的星基增強(qiáng)信息生成方法的步驟。

40、本技術(shù)實(shí)施例的方法充分利用北斗衛(wèi)星自身播發(fā)的ppp-b2b信號(hào)，不依賴外部高精度gnss衛(wèi)星軌道和鐘差數(shù)據(jù)，同步實(shí)現(xiàn)低軌星的位置確定，監(jiān)測(cè)低軌星狀態(tài)。

41、上述說明僅是本技術(shù)技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本技術(shù)的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本技術(shù)的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本技術(shù)的具體實(shí)施方式。