卫星IFCB的估计方法、装置、设备、介质及钟差生成方法与流程

卫星ifcb的估计方法、装置、设备、介质及钟差生成方法
技术领域
1.本技术涉及高精度定位技术领域，具体涉及一种卫星ifcb(频间码偏差，inter frequency code bias)的估计方法、装置、设备、介质及钟差产品生成方法。


背景技术：

2.作为新一代高精度卫星定位技术，ppp-rtk(精密单点定位ppp(precise point positioning)-实时动态定位rtk(real-time kinematic))是高精度卫星导航定位中应用最为广泛、最具代表性的技术，有效地解决了ppp技术两个核心难点：非差模糊度固定难、快速初始化难，推动了卫星定位技术的大规模商用。而随着bds(北斗卫星导航系统，beidou navigation satellite system)、galileo(伽利略卫星导航系统，galileo satellite navigation system)的发展、gps(全球定位系统，global positioning system)和glonass(全球卫星导航系统，global navigation satellite system)的现代化，越来越多卫星支持三频甚至更多频率的信号，为增强ppp-rtk定位性能带来更多可能性。
3.随着多频率多星座gnss时代的来临以及卫星定位技术在大众导航领域的深入应用，市场上涌现了一大批支持频率不尽相同的gnss芯片，为ppp-rtk服务提供商带来不小挑战。目前，由于卫星钟差产品的生成基于特定频率组合，因此仅能为选择特定gnss芯片的用户提供最优的服务，致使用户无法灵活选择gnss芯片。而通过增加一组乃至多组频率组合不一致的卫星钟差产品虽然能满足更多用户的需求，但也增加了产品生成的复杂程度，需要估计大量模糊度参数，耗时多，计算效率低，带来了更高的研发成本以及维护成本，不利于商业化的应用。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种卫星ifcb的估计方法，具有如下的积极效果：具有高精度的定位效果，具体的定位精度可以达到毫米级，而且无需估计大量模糊度参数，提高了计算效率，耗时大大缩短，能够良好地应用于商业运营。
5.本发明提供的一种卫星ifcb的估计方法，包括获取卫星的测站数据；
6.逐测站进行周跳探测，从全部测站中筛分出可用测站；
7.对每个所述可用测站构造载波相位gfif组合；
8.对相邻历元的所述可用测站的所述载波相位gfif组合做差，得到多个可用测站历元间差分；
9.对每个历元间隔中的多个可用测站历元间差分，求取平均历元间差分；
10.将多个所述平均历元间差分累加，得到历元ifcb估值。
11.在本发明的一实施例中，所述逐测站进行周跳探测，从全部测站中筛分出可用测站包括：
12.从所述全部测站中筛选出可以观测到卫星的测站；
13.从所述测站中筛选出未发生周跳的测站，视为可用测站。
14.在本发明的一实施例中，所述对每个历元间隔，求取平均历元间差分包括：
15.对所有可用测站的历元间差分，按照历元间隔求取标准差，并确定标准差限差；
16.按各个历元间隔，将可用测站的所有历元间差分逐个与标准差限差进行比较；
17.若存在历元间差分大于标准差限差，则删除该历元间差分，对剩余的历元间差分再次求取标准差并进行迭代计算；
18.若不存在历元间差分大于标准差限差，则将历元间差分记为有效历元间差分，将历元间隔内的有效历元间差分的平均值作为平均历元间差分。
19.在本发明的一实施例中，所述对所有可用测站的历元间差分，按照历元间隔求取标准差，并确定标准差限差包括：
20.取所述标准差的3倍作为标准差限差。
21.在本发明的一实施例中，所述将多个所述平均历元间差分累加，得到历元ifcb估值包括：
22.将卫星的首个历元作为参考历元，并将所述参考历元的历元间差分的值设置为0；
23.将其余的历元间差分的值累加，累加结果为历元ifcb估值。
24.本发明还公开了一种卫星钟差生成方法，获取基础/传统频率无电离层组合估计的卫星钟差、基础/传统频率系数、基础/目标频率系数、基础/传统频率之间的码偏差产品、基础/目标频率之间的码偏差产品；
25.获取上述的估计方法得到的所述历元ifcb估值；
26.计算并得到基础/目标频率组合的卫星钟差。
27.在本发明的一实施例中，所述计算并得到基础/目标频率的卫星钟差的公式为：
28.cdt
if，15
＝cdt
if，12-α
12,2
×
dcb(p1,p2) α
15,2
×
dcb(p1,p5) δ(t)；
29.其中，cdt
if，15
为基础/目标组合的卫星钟差，cdt
if，12
为基础/传统频率无电离层组合估计的卫星钟差，α
12,2
为基础/传统频率系数，dcb(p1,p2)为基础/传统之间的码偏差，α
15,2
为基础/目标频率系数，dcb(p1,p5)为基础/目标之间的码偏差，δ(t)为历元的ifcb估值。
30.本发明还公开了一种卫星ifcb估计装置，包括：
31.获取单元，用于获取测站数据；
32.探测单元，逐测站进行周跳探测，从全部测站中筛分出可用测站；
33.构建单元，依据所述可用测站数据，构建每个测站的载波相位gfif组合；
34.计算单元，将同一个历元间隔中，对相邻历元的所述可用测站的所述载波相位gfif组合做差，得到多个可用测站历元间差分；
35.求均单元，对每个历元间隔中的多个可用测站历元间差分，求取平均历元间差分。
36.累加单元，将所有历元间隔中的历元间差分的ifcb估值累加，获得历元ifcb估值。
37.本发明还公开了一种电子设备，包括：
38.一个或多个处理装置；
39.存储装置，设置为存储一个或多个程序；
40.当所述一个或多个程序被一个或多个处理装置执行，使得所述一个或多个处理装置实现上述的估计方法或卫星钟差生成方法。
41.本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当所述
计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述的估计方法或卫星钟差生成方法。
42.本发明采用载波相位差分和剔除历元间差分超过3-4倍标准差的方式求取历元ifcb估值，可以抑制粗差测站或卫星的影响，提高测量的精度、稳定性和可靠性，同时减少了计算量，而且无需估计大量模糊度参数，提高了计算效率，耗时大大缩短。并且能够基于传统频率组合的卫星钟差以及估计得到的实时ifcb，实现多种频率组合的卫星钟差生成，能够良好地应用于商业运营。
43.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
44.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
45.图1是本技术的一示例性实施例示出的一种卫星ifcb的估计方法的流程图；
46.图2是本技术的一示例性实施例示出的图1中步骤s50的流程图；
47.图3是本技术的一示例性实施例示出的一种卫星钟差生成方法的流程图；
48.图4是本技术的一示例性实施例示出的一种卫星ifcb估计装置的结构示意图。
具体实施方式
49.以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
50.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
51.在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本发明实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本发明的实施例难以理解。
52.实施例1
53.参照图1-图2，本发明实施例公开了一种卫星ifcb(inter frequency code bias，频间码偏差)的估计方法括：
54.s10，获取卫星的测站数据；
55.通过测站组成的全球地面跟踪网观测数据，数据的具体内容为gnss数据。
56.s20，逐测站进行周跳探测，从全部测站中筛分出可用测站；
57.从所述测站中筛选出未发生周跳的测站作为可用测站。周跳是指在全球导航卫星系统技术的载波相位测量中，由于卫星信号的失锁而导致的整周计数的跳变或中断，这样筛选出未发生周跳的测站，排除发生周跳的测站，能够保证从测站中获得的数据足够准确，进而保证后续计算和结果的准确。
58.从所述全部测站中筛选出可以观测到卫星的测站，这样能够排除无法观测卫星的测站，减少运算量。
59.s30，对每个所述可用测站构造载波相位gfif组合gfifr；其中，r表示测站，且r＝1、2，
…
n。
60.通常情况下，卫星定位系统一般包括多个频率，以gps为例，包含三个频率，可以设置为基础频率f1、传统频率f2和目标频率f5。假设在每个历元间隔内，有n个可用测站，构造每一个可用测站的载波相位gfif(geometry-free and ionospheric-free，无几何距离消电离层)组合gfifr：
61.gfifr＝(α
12,1
×
φ
1r
α
12,2
×
φ
2r
)-(α
15,1
×
φ
1r
α
15,2
×
φ
5r
)；
62.其中：
63.gfifr表示卫星的第r个测站的载波相位gfif组合；其中，r＝1,2,
…
,n；
64.α
12,1
表示基础/传统频率组合中基础频率系数：
65.α
12,2
表示基础/传统频率组合中传统频率系数：
66.α
15,1
表示基础/目标频率组合中基础频率系数：
67.α
15,2
表示基础/目标频率组合中目标频率系数：
68.φ
1r
表示第r个测站在基础频率下修正了相位缠绕和相位中心变化的载波相位观测值，φ
2r
为第r个测站在传统频率下修正了相位缠绕和相位中心变化的载波相位观测值，φ
5r
为第r个测站在目标频率下修正了相位缠绕和相位中心变化的载波相位观测值。
69.s40，对相邻历元的所述可用测站的所述载波相位gfif组合做差，得到多个可用测站的历元间差分；
70.第r个测站的ifcb历元间差分为：δδr(t，t-1)＝gfifr(t)-gfifr(t-1)。
71.载波相位gfif组合还与ifcb、整周相位模糊度、接收机端和发射机端的稳定相位硬件延迟的线性组合相关：
72.gfifr＝δr nr brr bcr；
73.其中，
74.δr为第r个测站的目标频率引入的ifcb；
75.nr表示第r个测站的整周相位模糊度；nr＝(α
12,1
×nr1
α
12,2
×nr2
)-(α
15,1
×nr1
α
15,2
×nr5
)；n
r1
表示第r个测站在基础频率中整周相位模糊度，n
r2
表示第r个测站在传统频率中整周相位模糊度，n
r5
表示第r个测站在目标频率中整周相位模糊度。
76.brr表示第r个测站的接收机端稳定相位硬件延迟的线性组合；brr＝(α
12,1
×
br
r1
α
12,2
×
br
r2
)-(α
15,1
×
br
r1
α
15,2
×
br
r5
)；br
r1
表示第r个测站在基础频率中接收机端稳定相位硬件延迟，br
r2
表示第r个测站在传统频率中接收机端稳定相位硬件延迟，br
r5
表示第r个测站在目标频率中接收机端稳定相位硬件延迟。
77.bcr表示第r个测站的卫星端稳定相位硬件延迟的线性组合；bcr＝(α
12,1
×
bc
r1
α
12,2
×
bc
r2
)-(α
15,1
×
bc
r1
α
15,2
×
bc
r5
)；bc
r1
表示第r个测站在基础频率中卫星端稳定相位硬件延迟，bc
r2
表示第r个测站在传统频率中卫星端稳定相位硬件延迟，bc
r5
表示第r个测站在目标频率中卫星端稳定相位硬件延迟。
78.根据载波相位gfif组合gfifr，可以计算历元间隔的ifcb：
79.δr(t)＝gfifr(t)-(nr brr bcr)；t表示历元，t＝1,2,
…
,m，m为历元总数；
80.对相邻历元的所述可用测站的所述载波相位gfif组合做差，得到多个可用测站各个历元间差分：
81.δδr(t，t-1)＝gfifr(t)-gfifr(t-1)；
82.通过历元间差分，可以有效地消除gfifr组合中不变的相位模糊度nr以及稳定的相位硬件延迟偏差brr和bcr。
83.s50，按各个历元间隔，对所述可用测站的历元间差分求取平均值，获得各个历元间隔的平均历元间差分；通过平均值的方式求得的各个历元间隔的平均历元间差分数值更加准确。
84.具体包括：
85.s51，对所有可用测站的历元间差分，按照历元间隔求取标准差，并确定标准差限差；
86.在一个历元间隔中，存在n个测站可以观测到卫星，根据s40中求得的n个所述测站的历元间差分，计算所有测站的所有历元间差分的平均值和标准差。可用测站的历元间差分为：δδr(t,t-1)，其中，t＝1,2,
…
,m，r＝1,2,
…
,n。
87.平均值为：
88.标准差为：
89.将标准差的3倍作为标准差限差，在实际应用中，一般采取标准差的3倍或者4倍作为标准差限差。
90.s52，按各个历元间隔，将可用测站的所有历元间差分逐个与标准差限差进行比较：是否存在历元间差分大于标准差限差；
91.s53，若存在历元间差分大于标准差限差，删除大于标准差限差的历元间差分，对剩余的历元间差分再次求取标准差并进行迭代计算；
92.s54，若不存在历元间差分大于标准差限差，则将历元间差分记为有效历元间差分，将历元间隔内的有效历元间差分的平均值作为平均历元间差分。
93.在历元间隔为t～t-1时，若存在k个测站的历元间差分满足小于等于标准差限差，那么有效历元间差分的数量为k个；测站历元间差分的值小于标准差，平均历元间差分的值为：
94.通过求取标准差和平均值，最终确定平均历元间差分的方式，能够快速剔除历元
间差分较大的值，从而保证得到的平均历元间差分与实际值更接近，提高ifcb结果的准确性。
95.s60，基于不同历元间隔的平均历元间差分，累加计算获得各个历元的ifcb估值。
96.初始化首历元t0的ifcb估值为0，那么，通过将平均历元间差分累加计算获得历元的ifcb估值为：
[0097][0098]
本发明采用积分的思想，将多个平均历元间差分进行累加，如此获得的历元的ifcb估值更贴近实际值。
[0099]
实施例2
[0100]
参照图3，本实施例还公开了一种基于历元ifcb估值的卫星钟差生成方法，包括：
[0101]
s70，获取基础/传统频率无电离层组合估计的卫星钟差、基础/传统频率系数、基础/目标频率系数、基础/传统频率之间的码偏差产品、基础/目标频率之间的码偏差产品；
[0102]
s80，获取上述的估计方法得到的所述历元ifcb估值；
[0103]
s90，计算并得到基础/目标频率组合的卫星钟差。
[0104]
所述计算并得到基础/目标频率组合的卫星钟差的公式为：
[0105]
cdt
if，15
＝cdt
if，12-α
12,2
×
dcb(p1,p2) α
15,2
×
dcb(p1,p5) δ(t)；
[0106]
其中，cdt
if，15
为基础/目标频率组合的卫星钟差，cdt
if，12
为基础/传统频率无电离层组合估计的卫星钟差，α
12,2
为基础/传统频率系数，dcb(p1,p2)为基础/传统频率之间的码偏差，α
15,2
为基础/目标频率系数，dcb(p1,p5)为基础/目标频率之间的码偏差，δ(t)为历元的ifcb估值。
[0107]
其中，在确定卫星之后，基础/传统频率无电离层组合估计的卫星钟差、基础/传统频率系数、基础/传统频率之间的码偏差、基础/目标频率系数、基础/目标频率之间的码偏差都是确定的值，而在上述的估计方法中，也得到了历元的ifcb估值，因此，能够准确得到基础/目标频率组合的卫星钟差。
[0108]
以gps系统为例，gps系统卫星钟差一般基于基础/传统频率无电离层组合生成，具体可以表示为：
[0109]
cdt
if,12
＝cdt-(α
12,1
×
d1 α
12,2
×
d2)-(α
12,1
×
bv1 α
12,2
×
bv2)；
[0110]
在上式中，c表示光速，dt表示真实的卫星钟差，cdt表示光速和真实的卫星钟差的乘积，d1是基础频率下的伪距硬件延迟稳定部分，d2是传统频率下的伪距硬件延迟稳定部分。bv1表示基础频率下的相位硬件延迟时变部分，bv2表示传统频率下的相位硬件延迟时变部分。
[0111]
对于基础/目标频率组合的卫星钟差生成时，根据上述基础/传统频率无电离层组合的卫星钟差公式，可以针对传统频率和目标频率进行替换，得到基础/目标频率组合卫星钟差为：
[0112]
cdt if,15
＝cdt-(α
15,1
×
d1 α
15,2
×
d5)-(α
15,1
×
bv1 α
15,2
×
bv5)；
[0113]
在上式中，d5是目标频率下的伪距硬件延迟稳定部分。bv5表示目标频率下相位硬件延迟时变部分。
[0114]
将基础/目标频率组合卫星钟差与基础/传统频率组合卫星钟差做差，可以得到：
[0115][0116]
在上式中，就可以得到：
[0117]
cdt
if,15-cdt
if,12
＝(α
12,1
×
d1 α
12,2
×
d2)-(α
15,1
×
d1 α
15,2
×
d5) δ(t)；
[0118]
分别将和和代入公式cdt
if,15-cdt
if,12
＝(α
12,1
×
d1 α
12,2
×
d2)-(α
15,1
×
d1 α
15,2
×
d5) δ(t)中，经过计算，可得：
[0119]
cdt
if,15-cdt
if,12
＝-α
12,2
×
(d
1-d2) α
15,2
×
(d
1-d5) δ(t)；
[0120]
而d
1-d2表示基础频率和传统频率下的伪距硬件延迟稳定部分偏差，可以用dcb(p1,p2)表示，d
1-d5表示基础频率和目标频率下的伪距硬件延迟稳定部分偏差，可以用dcb(p1,p5)表示，因此，基础/目标频率组合的卫星钟差：
[0121]
cdt
if，15
＝cdt
if，12-α
12,2
×
dcb(p1,p2) α
15,2
×
dcb(p1,p5) δ(t)。
[0122]
在本实施例中，只要确定了卫星，那么基础/传统频率无电离层组合估计的卫星钟差、基础/传统频率系数、基础/传统频率之间的码偏差、基础/目标频率系数、基础/目标频率之间的码偏差都是确定的值，历元的ifcb估值也可通过实施例1给出的方法计算获得，因此，能够准确得到基础/目标频率组合的卫星钟差。而且整个过程步骤简单，运算难度低。
[0123]
优选地，本实施例的基础/传统频率无电离层组合估计的卫星钟差从卫星中获得，dcb(p1,p2)和dcb(p1,p5)可以由相关机构处获得，也可以由历史数据中获得，历史数据可以采用1-7天以内的，下载1-7天任意一天的基础频率、传统频率和目标频率下的伪距硬件延迟稳定部分，再分别做差即可。如此，获得的dcb(p1,p2)和dcb(p1,p5)的值较为稳定。
[0124]
本实施例的基于历元ifcb估值的卫星钟差生成方法基于稳定的dcb(p1,p2)和dcb(p1,p5)，以及采用实施例1公开的高精度的历元的ifcb估值δ(t)，通过对ifcb产品与igs等机构提供的传统频率组合的卫星钟差产品进行融合，可以转化为不同频率组合的卫星钟差，满足市场多样化需求，又避免了估计多组卫星钟差带来的产品生成的复杂程度，大大降低了研发成本以及维护成本。
[0125]
实施例3
[0126]
参照图4，本实施例公开了一种卫星ifcb估计装置100，包括：
[0127]
获取单元101，用于获取测站数据；
[0128]
探测单元102，逐测站进行周跳探测，从全部测站中筛分出可用测站；
[0129]
构建单元103，构建每个可用测站的载波相位gfif组合；
[0130]
计算单元104，将同一个历元间隔中，对相邻历元的所述可用测站的所述载波相位gfif组合做差，得到多个可用测站历元间差分；
[0131]
求均单元105，对每个历元间隔中的多个可用测站历元间差分，求取平均历元间差分；
[0132]
累加单元106，将多个所述平均历元间差分累加，得到历元ifcb估值。
[0133]
实施例4
[0134]
本实施例公开了一种电子设备，包括：
[0135]
一个或多个处理装置；
[0136]
存储装置，设置为存储一个或多个程序；
[0137]
当所述一个或多个程序被一个或多个处理装置执行，使得所述一个或多个处理装置实现上述的估计方法以及上述的卫星钟差生成方法。
[0138]
本实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述的估计方法以及上述的卫星钟差生成方法。
[0139]
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。