本技術(shù)涉及衛(wèi)星導(dǎo)航廣域差分，尤其涉及一種基于希爾差分的星基增強衛(wèi)星軌道改正數(shù)解算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(global?navigation?satellite?system，gnss)衛(wèi)星的軌道誤差主要是由地面控制部分監(jiān)測站的分布及其坐標誤差、監(jiān)測站跟蹤衛(wèi)星所得到的觀測量精度、衛(wèi)星所受攝動力模型的精確程度等因素導(dǎo)致的。星基增強系統(tǒng)(satellite?basedaugmentation?system，sbas)通過估計衛(wèi)星軌道誤差，生成相應(yīng)的衛(wèi)星軌道改正數(shù)，以降低衛(wèi)星軌道誤差對用戶定位精度的影響。

2、gnss衛(wèi)星在空間中以恒定的運動角速度繞地球周期旋轉(zhuǎn)，運動中所受到的擾動力也是周期重復(fù)的，而求解衛(wèi)星軌道時所用到的擾動力模型也是固定的，這就導(dǎo)致衛(wèi)星軌道誤差的變化具有一定的周期性。

3、目前，公開的星基增強衛(wèi)星軌道改正數(shù)解算方法均是利用最小二乘法或基于速度模型的卡爾曼濾波方法。當(dāng)前已有的星基增強衛(wèi)星軌道改正數(shù)解算方法未能針對衛(wèi)星軌道誤差的特性建立其運動模型，只是單純采用最小二乘法或基于速度模型的卡爾曼濾波方法進行解算，解算出的衛(wèi)星軌道改正數(shù)無法有效反映出衛(wèi)星軌道誤差的真實特性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實施例提供一種基于希爾差分的星基增強衛(wèi)星軌道改正數(shù)解算方法及系統(tǒng)，用以利用希爾差分方程建立衛(wèi)星軌道誤差動態(tài)變化模型，解算出的衛(wèi)星軌道改正數(shù)能夠更真實的反映出衛(wèi)星軌道誤差，提高衛(wèi)星軌道差分改正數(shù)精度。

2、本技術(shù)實施例提供一種基于希爾差分的星基增強衛(wèi)星軌道改正數(shù)解算方法，包括：

3、確定觀測到目標衛(wèi)星的監(jiān)測站；

4、利用各監(jiān)測站觀測gnss衛(wèi)星j的載波相位觀測量對偽距觀測量進行平滑；

5、基于平滑后的偽距觀測量，消除電離層延遲；

6、利用導(dǎo)航電文播發(fā)的軌道參數(shù)和時鐘參數(shù)計算gnss衛(wèi)星j的星歷位置和衛(wèi)星時鐘偏差，結(jié)合監(jiān)測站i的位置計算星歷距離；

7、基于計算的星歷距離，消除衛(wèi)星時鐘誤差對衛(wèi)星軌道誤差的影響，并基于希爾差分方程建立衛(wèi)星軌道誤差的狀態(tài)模型；

8、解算所述狀態(tài)模型，以獲得衛(wèi)星軌道改正數(shù)。

9、可選的，確定觀測到目標衛(wèi)星的監(jiān)測站包括：

10、在觀測到gnss衛(wèi)星j的監(jiān)測站中，選擇仰角大于高度截止角的監(jiān)測站，監(jiān)測站的總數(shù)為m。

11、可選的，利用各監(jiān)測站觀測gnss衛(wèi)星j的載波相位觀測量對偽距觀測量進行平滑包括：

12、對載波觀測量進行轉(zhuǎn)換，滿足：

13、

14、其中，f1為載波l1的頻率，f5為載波l5的頻率；和分別為t時刻l1和l5頻點上的載波相位觀測量；

15、利用來平滑偽距觀測量中的噪聲：

16、

17、其中，lk表示l1或l5頻點，為相應(yīng)頻點的偽距觀測量，為相應(yīng)頻點平滑后的偽距觀測量，τ為平滑時間。

18、可選的，基于平滑后的偽距觀測量，消除電離層延遲包括：

19、利用l1和l5頻點平滑后的偽距觀測量消除電離層延遲，其中消除電離層延遲后的偽距觀測量為：

20、

21、可選的，利用導(dǎo)航電文播發(fā)的軌道參數(shù)和時鐘參數(shù)計算gnss衛(wèi)星j的星歷位置和衛(wèi)星時鐘偏差，結(jié)合監(jiān)測站i的位置計算站星間距離滿足：

22、

23、其中，為gnss衛(wèi)星j的星歷位置，為衛(wèi)星時鐘偏差，為監(jiān)測站i的位置；

24、將站星間距離和衛(wèi)星時鐘偏差從中消除，以獲得偽距殘差

25、

26、其中，δrj(t)＝[δxj(t)δyj(t)δzj(t)]t為gnss衛(wèi)星j在地心地固坐標系下x、y、z方向上的軌道誤差；為監(jiān)測站i到gnss衛(wèi)星j的單位方向矢量；δbj(t)為gnss衛(wèi)星j的時鐘誤差；為殘余誤差，為方差。

27、可選的，基于計算的站星間距離，消除衛(wèi)星時鐘誤差對衛(wèi)星軌道誤差的影響包括：

28、通過站間單差法消除衛(wèi)星時鐘誤差對衛(wèi)星軌道誤差，將偽距殘差的每一個值與相減：

29、

30、其中，為殘余誤差，方差為

31、將式(7)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的矩陣形式：

32、

33、其中，voj的協(xié)方差矩陣為

34、基于希爾差分方程建立衛(wèi)星軌道誤差的狀態(tài)模型包括，建立描述衛(wèi)星軌道誤差的希爾差分方程：

35、x″(t)-2ωy′(t)-3ω2x(t)＝0?????????????(9)

36、y″(t)+2ωx′(t)＝0??????????(10)

37、z″(t)+ω2z(t)＝0??????????(11)

38、其中，x(t)、y(t)和z(t)為t時刻衛(wèi)星慣性坐標系下xyz三個方向上衛(wèi)星軌道誤差；x′(t)和x″(t)分別為x(t)的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)；y′(t)和y″(t)分別為y(t)的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)；z′(t)和z″(t)分別為z(t)的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)；ω為軌道角速度；

39、希爾差分方程解的矩陣形式為：

40、x(t)＝f(t)x0??????(12)

41、其中，x(t)＝[x(t)y(t)z(t)x′(t)y′(t)z′(t)]t；x0＝x(0)，為衛(wèi)星軌道誤差初始值；

42、

43、則衛(wèi)星軌道誤差的狀態(tài)方程為：

44、x(tn)＝f(tn-tn-1)x(tn-1)???????(13)

45、其中，tn為時間序列。

46、可選的，解算所述狀態(tài)模型，以獲得衛(wèi)星軌道改正數(shù)包括：

47、將用于求解衛(wèi)星軌道改正數(shù)的觀測方程和狀態(tài)方程表示為：

48、

49、xr(tn)＝f(tn-tn-1)xr(tn-1)+wr(tn-1)????(15)

50、其中，為tn時刻的衛(wèi)星軌道誤差，為tn時刻的衛(wèi)星軌道誤差變化率，λ和分別為衛(wèi)星星下點軌跡的緯度和經(jīng)度，β＝arccos[cos(i)/cos(λ)]，i為衛(wèi)星軌道傾角；wr(tn)為噪聲，其協(xié)方差矩陣為：

51、qo(tn)＝diag([0.001?0.001?0.001?0.001?0.001?0.001])

52、利用卡爾曼濾波解算出衛(wèi)星慣性坐標系下的衛(wèi)星軌道改正數(shù)

53、

54、po(tn|tn-1)＝f(tn-tn-1)po(tn-1)ft(tn-tn-1)+qo(tn-1)????(17)

55、

56、po(tn)＝[i-ko(tn)ho(tn)]po(tn|tn-1)??????(20)

57、其中，i為單位矩陣；

58、通過矩陣c可以得到地心地固(earth?centered?earth?fixed，ecef)坐標系下的衛(wèi)星軌道改正數(shù)

59、。

60、

61、本技術(shù)實施例還提出一種基于希爾差分的星基增強衛(wèi)星軌道改正數(shù)解算系統(tǒng)，包括處理器和存儲器，所述存儲器上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如前述的基于希爾差分的星基增強衛(wèi)星軌道改正數(shù)解算方法的步驟。

62、本技術(shù)實施例利用希爾差分方程建立衛(wèi)星軌道誤差動態(tài)變化模型，解算出的衛(wèi)星軌道改正數(shù)能夠更真實的反映出衛(wèi)星軌道誤差，提高衛(wèi)星軌道差分改正數(shù)精度精度。

63、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)容予以實施，并且為了讓本技術(shù)的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本技術(shù)的具體實施方式。