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专利号: 2023105411057
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于双天线GNSS单差算法的多路径误差消除方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、基于GNSS卫星名义轨道周期计算其重访地面站点所需运行的最少圈数;

S2、基于实际播发的GNSS广播星历,计算GNSS系统中各卫星的实际轨道周期,之后根据步骤S1得到的GNSS卫星重访地面站点所需运行的最少圈数,计算各GNSS卫星重访地面站点的周期;

S3、基于一机双天线GNSS观测数据,在两天线观测值间进行求差,获得两天线GNSS载波相位观测值的单差值,然后计算得到各卫星当前重访周期的前一个重访周期天线间单差载波相位观测值的验后残差序列;具体包括如下子步骤:S301、基于一机双天线GNSS观测数据,对两天线载波相位观测值进行求单差,如下式:其中,λ为GNSS载波的波长;下标t表示时刻,t=t1,t2,t3,...;上标i表示卫星号,i=1,

2,3,...; 为两天线载波相位观测值的单差值; 为两天线的站星距离单差值,基线解i算时,将 表示为两天线间基线向量(ΔX,ΔY,ΔZ)的线性关系式;ΔN为两天线整周模糊度的单差值, 为两天线的多路径误差单差值;为随机误差或噪声;

S302、根据当前待处理数据的时间,确定其前一个重访周期的时间,提取前一个重访周期的一机双天线GNSS观测值和对应的星历数据,进行基线解算,获取整体基线向量解,并固定单差整周模糊度,然后将整体基线向量解和固定后的单差模糊度代入公式(1),计算各卫星各时刻单差观测值验后残差,即前一重访周期残差时间序列 如下式:其中, 为整体基线向量解回代后得到的站星距离单差值; 为固定后的整周模糊度;

S4、对各卫星当前重访周期的前一个重访周期天线间单差载波相位观测值的验后残差序列进行去噪,获取多路径误差改正值序列;具体为:按如下公式对各卫星当前重访周期的前一个重访周期天线间单差载波相位观测值的验后残差序列进行去噪:其中,为前一重访周期天线间单差载波相位观测值验后残差序列,为多路径误差序列,为噪声序列;LPF(·)表示低通滤波函数,根据预设截止频率,将 残差序列中频率高于截止频率的部分滤除,消除或减弱噪声; 为滤波后的前一重访周期单差观测值残差序列,即当前周期中对应单差载波相位观测值的多路径误差改正值序列;

S5、对各卫星当前周期的单差载波相位观测值进行多路径误差改正,并用改正后的GNSS单差载波相位观测值解算双天线间的基线向量,具体包括以下子步骤S501至S503:S501、对各卫星当前周期的单差观测值进行多路径误差改正,如下式:si

其中,T 为卫星i相对地面站点的重访周期; 为经过多路径误差改正后的单差载波si相位观测值; 为从t‑T 时刻单差观测值中提取的多路径误差值,λ为GNSS载波的波长,为在当前某一个时刻t两天线间卫星的单差载波相位观测值;

S502、将改正后的单差载波相位观测值 代入公式(1),进行双天线GNSS基线向量解算,得到经过多路径误差改正的基线向量序列(ΔXt,ΔYt,ΔZt);

S503、将经多路径误差改正的基线向量序列(ΔXt,ΔYt,ΔZt)按站心地平坐标表示为:(ΔNt,ΔEt,ΔUt),其中,ΔNt表示解得的t时刻基线南北向坐标分量,ΔEt表示解得的t时刻基线东西向坐标分量,ΔUt表示解得的t时刻基线垂向坐标分量。

2.根据权利要求1所述的一种基于双天线GNSS单差算法的多路径误差消除方法,其特征在于,步骤S1包括如下子步骤:S101、按如下公式(6)计算GNSS卫星重访地面站点所需运行的最少圈数N_cycle,取满足(6)式的N_day和N_cycle的最小正整数,若无满足(6)式的N_day和N_cycle的最小正整数,则执行步骤S102;

其中, 代表GNSS卫星名义轨道周期,上标S表示GNSS系统,下标Nom表示名义值,

86164为一个恒星日的秒数,一个恒星日为地球自转一周的时间,N_day是恒星日的数目;

S102、按如下公式(7)计算GNSS卫星重访地面站点所需运行的最少圈数N_cycle,计算时取满足公式(7)的N_day和N_cycle的最小正整数;

其中,ΔT为预设阈值。

3.根据权利要求2所述的一种基于双天线GNSS单差算法的多路径误差消除方法,其特征在于,步骤S2具体包括如下子步骤:S201、根据实际播发的GNSS广播星历,按如下公式计算GNSS系统各卫星的实际轨道周期其中, 为卫星轨道周期的计算值;上标S表示GNSS系统,上标i为卫星号,i=1,2,

3,...;下标Brd表示该周期值由广播星历计算得到,GM为地球引力常数,a为卫星轨道长半径,Δω为卫星在轨道运行平均角速度的修正量;

S202、根据GNSS卫星轨道周期 及GNSS卫星重访地面站点所需运行的最少圈数N_sicycle,计算GNSS卫星重访地面站点的周期T ,如下式: