估计北斗卫星钟差频间偏差的一种方法_李浩军

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C3)。 两 组 无 电 离 层 延 迟 相 位 、伪 距 组 合 如 下
IFB1,B2=ρ+δr1,2-δs1,2+amb3+T+ε1 (1)
IFC1,C2=ρ+δr1,2-δs1,2+T+ω1
(2)
IFB1,B3=ρ+δr1,3-δs1,3+amb6+T+ε2 (3)
IFC1,C3=ρ+δr1,3-δs1,3+T+ω2
(4)
式中,IFB1,B2 为 B1/B2 对 应 的 观 测 值;IFC1,C2 为
C1/C2对应的 观 测 值;IFB1,B3 为 B1/B3 对 应 的 观
三频信号的发 射 与 对 应 服 务,将 逐 步 成 为 各 GNSS系统工作的常规模式。 针对三频观测的研 究,主要有 周 跳 探 测 与 修 复 ,三 [15-16] 频 观 测 组 合 方法[17-19]、基于双 差 观 测 模 型 的 相 对 定 位 及 其 模 糊度的 固 定 等 [6-7,20-21] 。 对 于 多 频 观 测 信 号 卫 星 钟差的解算与服务将逐步展开。基于传统方法进 行 卫 星 钟 差 计 算 时 ,两 组 无 电 离 层 延 迟 相 位 、伪 距 组 合 (B1/B2、C1/C2 和 B1/B3、C1/C3)会 被 采 用。数据处 理 中,解 算 参 数 会 成 倍 增 加,如 模 糊 度 、卫 星 钟 差 等 。 为 了 提 高 计 算 效 率 ,简 化 三 频 观 测 卫 星 钟 差 的 解 算 内 容 、步 骤 ,本 文 提 出 一 种 进 行 北斗系统三频信 号 卫 星 钟 差 的 估 计 方 法,并 给 出 对应的服务 策 略。 利 用 实 测 的 观 测 数 据,验 证 了 本文所提方法的有效性。
1 数 学 方 法
一般情况下,卫 星 钟 差 采 用 无 电 离 层 延 迟 相 位 、伪 距 组 合 求 解 。
1.1 目 前 频 间 卫 星 钟 差 偏 差 解 算 方 法
三频 观 测 可 形 成 两 组 无 电 离 层 延 迟 相 位
(B1/B2 和 B1/B3)、伪 距 组 合 (C1/C2 和 C1/
估计北斗卫星钟差频间偏差的一种方法
李 浩 军1,2,3,李 博 峰1,王 解 先1,徐 天 河2,3
1.同济大学测绘与地理信息学院,上海 200092;2.地理信息工程国家重点实验室,陕西 西安 710054; 3.西安测绘研究所,陕西 西安 710054
A Method for Estimating BeiDou Inter-frequency Satellite Clock Bias
第 45 卷 第 2 期
20 16 年 2 月
测 绘 学 报 Acta Geodaetica et Cartographica Sinica
Vol.45,No.2 February,2016
引文格式:李浩军,李博峰,王解先,等.估计北斗卫星钟差 频 间 偏 差 的 一 种 方 法 [J].测 绘 学 报,2016,45(2):140-146.DOI:10.11947/j. AGCS.2016.20150226. LI Haojun,LI Bofeng,WANG Jiexian,et al.A Method for Estimating BeiDou Inter-frequency Satellite Clock Bias[J].Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2016,45(2):140-146.DOI:10.11947/j.AGCS.2016.20150226.
Abstract:A new method for estimating the BeiDou inter-frequency satellite clock bias is proposed,considering the shortage of the current methods.The constant and variable parts of the inter-frequency satellite clock bias are considered in the new method.The data from 10observation stations are processed to validate the new method. The characterizations of the BeiDou inter-frequency satellite clock bias are also analyzed using the computed results.The results of the BeiDou inter-frequency satellite clock bias indicate that it is stable in the short term. The estimated BeiDou inter-frequency satellite clock bias results are molded.The model results show that the 10 parameters of model for each satellite can express the BeiDou inter-frequency satellite clock bias well and the accuracy reaches cm level.When the model parameters of the first day are used to compute the BeiDou inter- frequency satellite clock bias of the second day,the accuracy also reaches cm level.Based on the stability and modeling,a strategy for the BeiDou satellite clock service is presented to provide the reference of our BeiDou. Key words:triple-frequency signals;precise point positioning;inter-frequency clock bias;BeiDou Navigation Satellite System Foundation support:The National Natural Science Foundation of China(Nos.41204034;41174023;41374031); The Science and Technology Commission of Shanghai Municipality Project(No.14511105000)
LI Haojun1,2,3,LI Bofeng1,WANG Jiexian1,XU Tianhe2,3
1.College of Surveying and Geo-Informatics,Tongji University,Shanghai 200092,China;2.State Key Laboratory of Geo-information Engineering,Xi’an 710054,China;3.Xi’an Research Institute of Surveying and Mapping,Xi’an 710054,China
第2期
李 浩 军 ,等 :估 计 北 斗 卫 星 钟 差 频 间 偏 差 的 一 种 方 法
141
在 基 于 双 差 观 测 的 相 对 定 位 中 ,与 卫 星 、接 收 机 相 关的偏差可以完 全 抵 消,从 而 不 影 响 现 有 研 究 成 果的应用 。 [6-7] 然而,在采用非差观测的数 据 处 理 中,需 要 严 格、细 致 地 考 虑 各 个 偏 差 的 特 性、补 偿 措 施 。 通 常 ,采 用 无 电 离 层 延 迟 伪 距 、相 位 组 合 联 合解算得到卫星钟 差 。 [8-10] 数 据 处 理 中,伪 距、相 位观测分别采用不同的权以减弱伪距观测噪声对 解算参数的影响。虽然伪距观测对应的权与相位 观测相比较 小 ,但 [11-12] 其 对 卫 星 钟 差 的 贡 献 不 容 忽视。伪距观测数据的参与保证了卫星钟差产品 中卫星硬件偏差 的 存 在,以 使 解 算 得 到 的 钟 差 产 品不影 响 伪 距 定 位 的 精 度 和 模 糊 度 的 解 算 。 [13] 对实测的 GPS、北 斗 三 频 相 位 观 测 研 究 表 明:不 同的无电离层延 迟 相 位 组 合 间 存 在 偏 差,使 得 以 无电离层延迟 相 位 组 合 L1/L2、B1/B2 解 算 得 到 的卫星钟 差 不 能 直 接 应 用 于 无 电 离 层 延 迟 组 合 L1/L5、B1/B3的 高 精 度 定 位 中 。 [2-5,14] 基 于 这 一 发 现 ,文 献 [2—5,14]对 三 频 观 测 频 间 钟 差 偏 差 的 解算方法与结果分析进行了大量研究。研究成果 表明,三频信号 频 间 钟 差 偏 差 在 (-18,18)厘 米 范 围 内 以 正 、余 弦 函 数 的 特 性 变 化 。 显 然 ,只 采 用 相位观测解算得到的频间卫星钟差偏差中缺少了 卫星硬件偏差常数部分的存在。尽管这一结果不 会影响采用相位 观 测 进 行 的 定 位,但 会 影 响 模 糊 度的特性与解算策略以及仅采用伪距信号定位的 精 度[13]。
随 着 GNSS 的 发 展,现 代 化 之 后 的 GPS 系 统、北斗卫星 导 航 系 统 等 [1] 已 经 开 始 三 频 信 号 的 发 射 ,其 中 北 斗 是 目 前 唯 一 全 星 座 提 供 三 频 信 号

的 卫 星 导 航 系 统 。 研 究 表 明 ,受 卫 星 、接 收 机 硬 件 延迟、太 空 环 境 等 影 响,采 用 不 同 频 率 观 测、观 测 组合解算得到的卫星钟差间存在一定的差异 。 [2-5]
摘 要 :针 对 北 斗 频 间 卫 星 钟 差 偏 差 现 有 估 计 方 法 的 不 足 ,提 出 一 种 估 计 方 法 。 该 方 法 不 仅 顾 及 频 间 卫 星钟差偏差的变化部分也顾及了其常数部分。采用 10 个观测站数 据,验 证 了 本 文 提 出 的 算 法,分 析 了 北斗频间卫星钟差偏差的特性。在短期内,北斗频间卫星钟差偏差 常 数 部 分 具 有 稳 定 性。 对 采 用 新 算 法 计 算 得 到 的 北 斗 频 间 卫 星 钟 差 偏 差 进 行 了 模 型 化 ,结 果 表 明 ,每 颗 卫 星 对 应 的 频 间 钟 差 偏 差 可 以 利 用 10个参数予以高精度表示,对应精度可以达到厘米级。当采用第1天的模型参数进行第 2 天频间卫星 钟 差 偏 差 值 计 算 时 ,可 实 现 厘 米 级 结 果 。 基 于 北 斗 频 间 卫 星 钟 差 偏 差 的 稳 定 性 与 可 模 型 化 性 ,提 出 了 高 精 度 北 斗 卫 星 钟 差 服 务 策 略 ,为 我 国 高 精 度 北 斗 卫 星 钟 差 服 务 提 供 参 考 。 关 键 词 :三 频 信 号 ;精 密 单 点 定 位 ;频 间 钟 差 偏 差 ;北 斗 卫 星 导 航 系 统 中 图 分 类 号 :P228 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1001-1595(2016)02-0140-07 基 金 项 目 :国 家 自 然 科 学 基 金 (41204034;41174023;41374031);上 海 市 科 委 项 目 (14511105000)
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