本發(fā)明涉及一種航天測量領(lǐng)域中長基線衛(wèi)星編隊(duì)的相對定位方法，具體地說是一種采用了全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)測量手段和模糊度固定策略的長基線衛(wèi)星編隊(duì)相對定位方法。

背景技術(shù)：
星載GNSS采用星-星跟蹤方式，通過在編隊(duì)飛行的衛(wèi)星上安裝GNSS接收機(jī)，采用載波相位差分GNSS技術(shù)，消除或消弱一些公共誤差的影響，可以提供毫米級的相對定位精度。星載GNSS具有全天候、連續(xù)性、高精度、時空覆蓋廣等優(yōu)點(diǎn)，利用星載GNSS高精度確定編隊(duì)衛(wèi)星的相對位置已被成功應(yīng)用于分布式雷達(dá)干涉、地球重力場測量等任務(wù)。長基線衛(wèi)星編隊(duì)GNSS高精度相對定位的關(guān)鍵是相位模糊度的高成功率固定，GNSS雙差相位模糊度具有整數(shù)特性，如果模糊度被準(zhǔn)確固定，則雙差觀測模型中的模糊度參數(shù)會被消除，此時相位觀測數(shù)據(jù)會被轉(zhuǎn)換成高精度相對距離，可實(shí)現(xiàn)高精度的相對定位。在長基線GNSS模糊度固定中，主要影響來自GNSS信號傳播過程中的電離層延遲，電離層延遲中的大部分可通過差分處理消除，但差分后殘余的電離層延遲隨著編隊(duì)衛(wèi)星間距離的變大而逐漸變大。在分析GNSS模糊度固定影響時，一般以載波相位波長λ(20cm左右)為參考，當(dāng)星間距離達(dá)到幾十公里甚至上百公里時，差分后殘余的電離層延遲會達(dá)到幾分米到米的量級，遠(yuǎn)超過λ/4，此時其對相位整周模糊度固定的影響不可被忽略。據(jù)文獻(xiàn)報道，目前關(guān)于長基線衛(wèi)星編隊(duì)GNSS相對定位模糊度固定，主要有以下方法：一種方法是Bernese軟件在早期的地面測站之間長基線GPS相對定位中采用寬巷和窄巷組合方法，參見DachR等在2007年編寫的“BerneseGPSSoftware:Version5.0”。該方法首先使用M-W(Melbourne-Wübbena)組合，消除幾何距離、電離層和鐘差的影響，求解寬巷整周模糊度，然后構(gòu)造僅有消電離層載波相位觀測的雙差模型來求解窄巷模糊度。此方法的缺點(diǎn)是M-W組合中偽碼、相位等權(quán)組合導(dǎo)致寬巷整周模糊度固定強(qiáng)烈依賴于觀測精度較低的偽碼觀測數(shù)據(jù)，成功率受限，而且一旦寬巷模糊度無法固定，會導(dǎo)致窄巷模糊度也無法固定，降低GNSS相對定位精度。另一種方法是KroesR在GRACE雙星相對定位中采用的序貫EKF濾波方法，參見KroesR在2006年的博士論文“PreciserelativepositioningofformationflyingspacecraftusingGPS”。該方法用一階高斯馬爾可夫模型來近似表示差分后殘余的電離層延遲隨機(jī)序列，采用序貫EKF濾波方法，將電離層延遲作為變量添加到待估的濾波狀態(tài)參數(shù)中，在估計相對軌道參數(shù)的同時估計出電離層延遲參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電離層延遲的估計與校準(zhǔn)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠在線遞推估計雙差整周模糊度，缺點(diǎn)是如果某個整周模糊度固定錯誤，會影響附近其它整周模糊度的固定，導(dǎo)致相對定位精度惡化，嚴(yán)重時甚至?xí)馂V波發(fā)散，導(dǎo)致無法輸出準(zhǔn)確的相對定位結(jié)果。綜上所述，長基線衛(wèi)星編隊(duì)GNSS相對定位方法的精度和可靠性仍有待于進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對傳統(tǒng)長基線衛(wèi)星編隊(duì)GNSS相對定位方法中模糊度固定強(qiáng)烈依賴于偽碼所導(dǎo)致的相對定位精度不高問題，提出一種模糊度固定的長基線衛(wèi)星編隊(duì)GNSS相對定位方法，通過消除差分觀測數(shù)據(jù)中幾何距離、鐘差后的偽碼、相位不等權(quán)值組合來固定模糊度，避免傳統(tǒng)方法M-W組合中偽碼、相位被等權(quán)組合，提高模糊度固定成功率和相對定位結(jié)果的精度。該方法采用批處理最小二乘處理方式，計算穩(wěn)定，克服序貫濾波處理方法容易發(fā)散的缺點(diǎn)，提高相對定位可靠性。本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟：第一步，收集和預(yù)處理輸入數(shù)據(jù)。1.1從衛(wèi)星平臺收集觀測數(shù)據(jù)：GNSS觀測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星平臺姿態(tài)數(shù)據(jù)；從網(wǎng)站收集輔助數(shù)據(jù)：GNSS衛(wèi)星精密星歷、鐘差以及天線相位中心變化PCV(PhaseCenterVariation)信息、地球重力場、地球旋轉(zhuǎn)參數(shù)、UTC(CoordinatedUniversalTime)時間跳秒數(shù)據(jù)、JPL(JetPropulsionLaboratory)太陽歷、太陽輻射流量、地磁指數(shù)；1.2對收集的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理：對GNSS觀測數(shù)據(jù)的野值進(jìn)行剔除，并探測相位周跳。野值剔除和周跳探測方法見ZhengmingWang等在2011年出版的專著“MeasurementDataModelingandPrameterEstimation”(測量數(shù)據(jù)建模與參數(shù)估計)第7.2節(jié)。第二步，確定編隊(duì)衛(wèi)星絕對概略軌道。采用非差簡化動力學(xué)方法(見ZhengmingWang等在2011年出版的專著“MeasurementDataModelingandPrameterEstimation”(測量數(shù)據(jù)建模與參數(shù)估計)第7.3節(jié))確定編隊(duì)衛(wèi)星A、B的絕對軌道位置。輸出編隊(duì)衛(wèi)星A、B的軌道力學(xué)模型參數(shù)yA0、yB0和每個時刻t的絕對軌道位置rA(t)、rB(t)，軌道位置包含x、y、z三個直角坐標(biāo)分量，精度在幾個厘米左右，主要用作后續(xù)更高精度相對定位的概略軌道位置。第三步，消除差分觀測數(shù)據(jù)中的幾何距離和鐘差。3.1單差相對定位。方法是：單差是對兩個接收機(jī)觀測的同一顆GNSS衛(wèi)星、同種類型觀測數(shù)據(jù)做差，形成差分觀測數(shù)據(jù)，采用t時刻的單差觀測方程(1)消除GNSS衛(wèi)星鐘差，保留接收機(jī)相對鐘差，其中t表示觀測時刻，上標(biāo)j(1≤j≤M)表示第j顆GNSS衛(wèi)星，M是衛(wèi)星的總數(shù)；下標(biāo)1、2表示GNSS信號頻率f1、f2；Δ表示單差；ΔP1j(t)為在時刻t頻率f1的偽碼差分觀測數(shù)據(jù)；為在時刻t頻率f2的偽碼差分觀測數(shù)據(jù)；為在時刻t頻率f1的相位差分觀測數(shù)據(jù)；為在時刻t頻率f2的相位差分觀測數(shù)據(jù)；A、B表示兩顆編隊(duì)衛(wèi)星；為編隊(duì)衛(wèi)星A在時刻t頻率f1的偽碼觀測數(shù)據(jù)；為編隊(duì)衛(wèi)星A在時刻t頻率f2的偽碼觀測數(shù)據(jù)；為編隊(duì)衛(wèi)星A在時刻t頻率f1的相位觀測數(shù)據(jù)；為編隊(duì)衛(wèi)星A在時刻t頻率f2的相位觀測數(shù)據(jù)；為編隊(duì)衛(wèi)星B在時刻t頻率f1的偽碼觀測數(shù)據(jù)；為編隊(duì)衛(wèi)星B在時刻t頻率f2的偽碼觀測數(shù)據(jù)；為編隊(duì)衛(wèi)星B在時刻t頻率f1的相位觀測數(shù)據(jù)；為編隊(duì)衛(wèi)星B在時刻t頻率f2的相位觀測數(shù)據(jù)；均來自第一步中經(jīng)過預(yù)處理后的GNSS觀測數(shù)據(jù)；為編隊(duì)衛(wèi)星A、B在時刻t與GNSS衛(wèi)星j之間的單差幾何距離；c表示光速，δtAB為編隊(duì)衛(wèi)星A、B兩個GNSS接收機(jī)之間的相對鐘差；為在時刻t的單差電離層延遲；為第k(1≤k≤nb，nb為連續(xù)跟蹤弧段總數(shù))個連續(xù)跟蹤弧段f1頻率的單差相位模糊度；為第k個連續(xù)跟蹤弧段f2頻率的單差相位模糊度；ε為觀測誤差。采用消電離層組合消除電離層延遲得到消電離層單差觀測方程(2)，其中“IF”表示消電離層組合；為時刻t的單差偽碼消電離層組合數(shù)據(jù)；為時刻t的單差相位消電離層組合數(shù)據(jù)；為第k個連續(xù)跟蹤弧段對應(yīng)的單差相位消電離層模糊度。單差幾何距離可以通過下面的公式(3)計算，其中||表示計算三維矢量的長度；rA(t)、rB(t)為編隊(duì)衛(wèi)星A、B在時刻t的絕對軌道位置；為GNSS衛(wèi)星j在時刻t的位置，利用IGS提供的事后精密星歷插值計獲得。將在概略點(diǎn)處線性化展開，得到公式(4),表示在時刻t從衛(wèi)星B到GNSS衛(wèi)星j的視線方向單位矢量；為的概略點(diǎn)，其初始值采用第二步得到的編隊(duì)衛(wèi)星A、B的絕對軌道位置計算得到；ΔrB(t)為衛(wèi)星B在t時刻的軌道位置改進(jìn)量，ΔrB(t)＝rAC(yB0+ΔyB,t)-rAC(yB0,t)(5)其中rAC表示軌道力學(xué)積分函數(shù)，rAC(yB0,t)表示對軌道力學(xué)模型參數(shù)yB0進(jìn)行Adams-Cowell多步積分得到的衛(wèi)星B在時刻t的軌道位置。Adams-Cowell多步積分器(見《天文學(xué)報》1992年第33卷第4期刊載的“用一次和的Adams-Cowell方法”)，積分步長取10秒；yB0、ΔyB分別表示衛(wèi)星B的軌道力學(xué)模型參數(shù)向量的初始值和改進(jìn)量，主要包括初始時刻軌道位置和速度、太陽光壓系數(shù)、大氣阻力系數(shù)和經(jīng)驗(yàn)加速度系數(shù)；yB0采用第二步輸出的軌道力學(xué)模型參數(shù)；ΔyB根據(jù)下面的公式(6)采用最小二乘估計得到。將多個時刻的消電離層單差觀測方程(2)整理成矩陣形式，得到單差觀測改正值向量zSD，zSD＝HSD·xSD+eSD(6)其中“SD”表示單差；單差觀測改正值向量[]T表示矩陣轉(zhuǎn)置；設(shè)計矩陣表示偏導(dǎo)數(shù)；誤差向量待估參數(shù)向量此時待估參數(shù)主要包括：接收機(jī)相對鐘差δtAB(t)(每個觀測時刻1個)、單差相位消電離層模糊度(每個連續(xù)跟蹤弧段1個)和軌道力學(xué)模型參數(shù)改進(jìn)向量ΔyB，其中向量ΔyB中包括初始軌道位置和速度參數(shù)(3個位置坐標(biāo)分量和3個速度坐標(biāo)分量，共計6個待估參數(shù))、太陽光壓系數(shù)(1個待估參數(shù))、大氣阻力系數(shù)(1個待估參數(shù))和經(jīng)驗(yàn)加速度參數(shù)(每15分鐘1組待估參數(shù))。3.2采用加權(quán)最小二乘方法估計得到xSD，其中單差觀測權(quán)矩陣σL表示相位觀測精度，σP表示偽碼觀測精度。3.3計算單差幾何距離。當(dāng)軌道力學(xué)模型參數(shù)改進(jìn)向量ΔyB被估計出來后，衛(wèi)星軌道位置rB(t)通過軌道力學(xué)積分rAC(yB0+ΔyB,t)獲得，再將rB(t)代入公式(3)更新計算單差幾何距離3.4消除差分觀測數(shù)據(jù)中單差幾何距離和鐘差項(xiàng)δtAB(t)。將3.3得到的單差幾何距離和3.2得到的鐘差項(xiàng)δtAB(t)從公式(1)中的觀測數(shù)據(jù)中扣除，得到多個時刻扣除幾何距離和鐘差后的單差觀測方程(8)，由于在3.2單差相對定位中相位模糊度的估計僅采用了消電離層組合“浮點(diǎn)實(shí)數(shù)解形式”，未被固定，因此得到編隊(duì)相對軌道rB(t)-rA(t)的精度比后面8.2的“固定整數(shù)解形式”要低得多。盡管如此，rB(t)-rA(t)精度也達(dá)到了幾個mm量級，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于相位波長λ的1/4，用作消除幾何距離、輔助寬巷模糊度固定精度足夠了。第四步，估計單差相位模糊度浮點(diǎn)解和單差電離層延遲參數(shù)。4.1設(shè)置偽碼權(quán)值與相位權(quán)值之比wP:wL。由于相位觀測精度遠(yuǎn)高于偽碼，這里取偽碼權(quán)值wP與相位權(quán)值wL之比wP:wL。傳統(tǒng)的M-W方法偽碼和相位組合只能是等權(quán)(wP:wL＝1:1)的，無法充分發(fā)揮出相位數(shù)據(jù)觀測精度遠(yuǎn)高于偽碼的特點(diǎn)，而本發(fā)明wP:wL可以根據(jù)偽碼和相位數(shù)據(jù)的觀測精度自由設(shè)置，通常取wP:wL＝σL:σP，σL表示相位觀測精度，σP表示偽碼觀測精度，這是本發(fā)明與傳統(tǒng)方法相比較的一個主要優(yōu)勢。4.2采用加權(quán)最小二乘方法估計單差相位模糊度浮點(diǎn)解和單差電離層延遲參數(shù)。在第k個連續(xù)跟蹤弧段內(nèi)，將多個時刻扣除幾何距離和鐘差的單差觀測方程(8)整理成矩陣形式，zk＝Hk·xk+ek(9)其中單差觀測值改正向量誤差向量設(shè)計矩陣待估參數(shù)向量此時待估參數(shù)主要包括：單差電離層延遲(每個時刻1個)，2個單差相位模糊度參數(shù)和用于補(bǔ)償和吸收長基線情形下衛(wèi)星編隊(duì)差分電離層延遲帶來的影響。得到xk的加權(quán)最小二乘估計值為，其中觀測權(quán)矩陣diag()表示對角矩陣。輸出估計得到第k個連續(xù)跟蹤弧段的單差相位模糊度參數(shù)和單差電離層延遲參數(shù)第五步，采用雙差變換得到雙差寬巷模糊度浮點(diǎn)解和協(xié)方差矩陣。5.1將第四步得到的第k(1≤k≤nb)個連續(xù)跟蹤弧段的單差相位模糊度參數(shù)相減，得到對應(yīng)的單差寬巷模糊度則nb個連續(xù)跟蹤弧段對應(yīng)的單差寬巷相位模糊度分別為定義浮點(diǎn)解向量及其協(xié)方差矩陣構(gòu)造單差寬巷模糊度浮點(diǎn)解向量由于單差模型并沒有引入相關(guān)性，則單差寬巷模糊度彼此獨(dú)立，方差為此時5.2根據(jù)雙差和單差觀測方程之間的關(guān)系，構(gòu)造雙差線性變換算子TDD，得到雙差寬巷模糊度浮點(diǎn)解為，其中通過公式(12)計算得到雙差寬巷模糊度協(xié)方差矩陣第六步，固定雙差寬巷整周模糊度。6.1采用整數(shù)最小二乘方法固定雙差寬巷整周模糊度。將第五步得到的雙差寬巷模糊度浮點(diǎn)解及其協(xié)方差矩陣作為輸入，采用整數(shù)最小二乘方法固定雙差寬巷整周模糊度，即搜索整數(shù)空間得到雙差寬巷整周模糊度固定解使得公式(13)達(dá)到最小，其中cov-1表示協(xié)方差矩陣的逆；min{}表示求最小值；Zn表示整數(shù)空間。采用最小二乘去相關(guān)算法(LAMBDA)進(jìn)行搜索得到雙差寬巷相位模糊度的整數(shù)解，LAMBDA方法參見PauldeJonge等在1996年編寫的“TheLAMBDAmethodforintegerambiguityestimation:implementationaspects”(LAMBDA方法估計整周模糊度的實(shí)現(xiàn))。6.2檢驗(yàn)雙差寬巷整周模糊度固定正確性。計算LAMBDA方法輸出的次優(yōu)整周模糊度對應(yīng)的模糊度殘差量RS和最優(yōu)整周模糊度對應(yīng)的模糊度殘差量RB之比，若RS/RB≤kS/B，則雙差寬巷整周模糊度固定解zW,DD被采用，轉(zhuǎn)第七步；若RS/RB＞kS/B，則認(rèn)為雙差寬巷整周模糊度固定解zW,DD固定不正確，雙差寬巷模糊度仍采用其浮點(diǎn)解即令kS/B為給定的門限值(取kS/B＝2.5)，轉(zhuǎn)第七步。第七步，固定雙差窄巷整周模糊度。7.1將第六步得到的雙差寬巷整周模糊度固定解zW,DD作為已知量從雙差相位觀測方程中扣除，雙差觀測值包括雙差偽碼和雙差相位，是在單差觀測方程的基礎(chǔ)上再對不同GNSS衛(wèi)星的單差觀測數(shù)據(jù)作差，消除接收機(jī)相對鐘差，即其中▽Δ表示雙差；上標(biāo)j、k表示第j、k顆GNSS衛(wèi)星；表示GNSS衛(wèi)星j、k之間的雙差偽碼消電離層觀測值，表示GNSS衛(wèi)星j、k之間的雙差相位消電離層觀測值，分別表示雙差寬巷模糊度和雙差窄巷模糊度；表示GNSS衛(wèi)星j、k之間的雙差幾何距離，將多個時刻的雙差相位觀測方程(14)整理成矩陣形式，得到多個時刻雙差觀測方程(15)zDD＝HDD·xDD+eDD(15)其中“DD”表示雙差；zDD為雙差觀測值改正向量，設(shè)計矩陣誤差向量待估參數(shù)向量7.2根據(jù)多個時刻雙差觀測方程(15)，采用最小二乘估計方法，估計得到窄巷相位模糊度浮點(diǎn)解向量及其協(xié)方差矩陣7.3采用整數(shù)最小二乘方法固定雙差窄巷整周模糊度。將窄巷相位模糊度浮點(diǎn)解及其協(xié)方差矩陣作為輸入，采用整數(shù)最小二乘方法固定雙差窄巷整周模糊度，搜索整數(shù)空間得到雙差窄巷整周模糊度固定解使得公式(16)達(dá)到最小，7.4檢驗(yàn)雙差窄巷整周模糊度固定正確性。計算次優(yōu)整周模糊度對應(yīng)的模糊度殘差量RS和最優(yōu)整周模糊度對應(yīng)的模糊度殘差量RB之比，若RS/RB≤kS/B(取kS/B＝2.5)，則雙差窄巷整周模糊度固定解zN,DD被采用，轉(zhuǎn)第八步；若RS/RB＞kS/B，則認(rèn)為雙差窄巷整周模糊度固定解zN,DD固定不正確，雙差窄巷模糊度仍采用其浮點(diǎn)解即令轉(zhuǎn)第八步。第八步，輸出模糊度固定的相對定位結(jié)果。8.1將第七步得到的雙差窄巷整周模糊度固定解作為已知量再一次從雙差相位觀測方程(14)中扣除，得到扣除模糊度后的雙差觀測方程(17)。將多個時刻的扣除模糊度后的雙差觀測方程(17)整理成矩陣形式，得到多個時刻扣除模糊度后的雙差觀測方程(18)其中雙差觀測值改正向量，設(shè)計矩陣待估參數(shù)向量ΔyB為軌道力學(xué)模型參數(shù)改進(jìn)向量。8.2根據(jù)多個時刻扣除模糊度后的雙差觀測方程(18)，采用最小二乘估計方法，估計得到軌道力學(xué)模型參數(shù)改進(jìn)向量ΔyB，衛(wèi)星軌道位置rB(t)可通過軌道力學(xué)積分rAC(yB0+ΔyB,t)獲得，從而輸出最終模糊度固定后的編隊(duì)相對軌道rB(t)-rA(t)。與3.1單差相對定位相比，在8.2中相位模糊度以寬巷和窄巷的形式被固定，因此8.2得到最終模糊度固定后的編隊(duì)相對軌道精度要比3.1“浮點(diǎn)解形式”高得多。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明利用相對定位浮點(diǎn)解消除差分幾何距離和鐘差，通過偽碼、相位不等權(quán)組合來估計單差相位模糊度和電離層延遲參數(shù)，并經(jīng)過雙差變換得到雙差寬巷模糊度浮點(diǎn)解及其協(xié)方差矩陣，進(jìn)而利用整數(shù)最小二乘方法實(shí)現(xiàn)寬巷整周模糊度固定，避免了傳統(tǒng)方法M-W組合中偽碼、相位等權(quán)處理所導(dǎo)致的模糊度固定強(qiáng)烈依賴于觀測精度較低的偽碼的問題，提高了長基線衛(wèi)星編隊(duì)GNSS相對定位模糊度固定成功率和最終相對定位結(jié)果的精度。本發(fā)明采用批處理最小二乘處理方式，計算穩(wěn)定，即使局部弧段模糊度的固定錯誤也并不會導(dǎo)致整個時間段的算法不收斂，克服了序貫濾波處理方法容易發(fā)散的缺點(diǎn)，提高相對定位結(jié)果的可靠性。本發(fā)明的方法具有通用性，適用于長基線衛(wèi)星編隊(duì)以及其它運(yùn)動目標(biāo)的高精度GNSS相對定位應(yīng)用。附圖說明圖1為本發(fā)明的長基線衛(wèi)星編隊(duì)GNSS相對定位模糊度固定方案流程圖；圖2為本發(fā)明的GRACE編隊(duì)單差電離層延遲估計結(jié)果圖。圖3為本發(fā)明與傳統(tǒng)方法GRACE編隊(duì)相對定位精度比對圖；具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。以GRACE衛(wèi)星編隊(duì)GNSS相對定位為例，該編隊(duì)2006年1月份的星間距離140公里左右，屬于典型的長基線衛(wèi)星編隊(duì)，選取2006年2月1日至7日共7天在軌實(shí)測數(shù)據(jù)。如圖1所示，本發(fā)明的一種模糊度固定的長基線衛(wèi)星編隊(duì)GNSS相對定位方法包括如下步驟：第一步，收集和預(yù)處理輸入數(shù)據(jù)。從衛(wèi)星平臺收集觀測數(shù)據(jù)和從網(wǎng)站收集輔助數(shù)據(jù)(見表1)。對7天GRACE衛(wèi)星編隊(duì)的GNSS觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，標(biāo)記野值和周跳，并將預(yù)處理后的每日數(shù)據(jù)以文本文件形式保存，輸出預(yù)處理后的GNSS觀測數(shù)據(jù)文件(*.edt)。表1觀測數(shù)據(jù)與輔助定位輸入數(shù)據(jù)序號數(shù)據(jù)類型備注1GNSS觀測數(shù)據(jù)Rinex(*.yyo)，GNSS接收機(jī)，星上下傳2衛(wèi)星平臺姿態(tài)數(shù)據(jù)四元數(shù)(*.att)，星上下傳3GNSS衛(wèi)星星歷Rinex(*.sp3)，網(wǎng)站下載4GNSS衛(wèi)星鐘差Rinex(*.clk)，網(wǎng)站下載5GNSS天線PCV信息igs08.atx，網(wǎng)站下載6地球重力場GGM02C，網(wǎng)站下載7地球旋轉(zhuǎn)參數(shù)IERS2000A，網(wǎng)站下載8UTC時間跳秒TAI-UTC，網(wǎng)站下載9JPL太陽歷DE405，網(wǎng)站下載10太陽輻射流量每日1個記錄，網(wǎng)站下載11地磁指數(shù)每3小時1個記錄，網(wǎng)站下載第二步，確定每顆編隊(duì)衛(wèi)星絕對概略軌道。采用非差簡化動力學(xué)方法，對預(yù)處理后的GNSS觀測數(shù)據(jù)文件進(jìn)行處理，輸出GRACEA和GRACEB衛(wèi)星的概略軌道力學(xué)模型參數(shù)和絕對軌道位置。對于星間距離140公里左右的GRACE編隊(duì)，為了使相對定位達(dá)到1mm精度，此時要求絕對軌道產(chǎn)品精度需要優(yōu)于10cm。表2給出了GRACE衛(wèi)星編隊(duì)2006年2月1日至7日的絕對軌道產(chǎn)品與科學(xué)軌道比對結(jié)果，可見三維軌道精度平均已經(jīng)達(dá)到了3.5cm左右，滿足后續(xù)高精度相對定位需要。表2GRACE編隊(duì)絕對軌道產(chǎn)品與科學(xué)軌道比對結(jié)果第三步，消除差分觀測數(shù)據(jù)中的幾何距離和鐘差。進(jìn)行單差相對定位,改進(jìn)第二步得到的GRACEB衛(wèi)星的軌道力學(xué)模型參數(shù)和軌道位置，得到單差相對定位浮點(diǎn)解。計算單差幾何距離，消除差分觀測數(shù)據(jù)中單差幾何距離和鐘差。表4給出了GRACE衛(wèi)星編隊(duì)2006年2月1日至7日的單差相對定位浮點(diǎn)解精度，可見其平均精度已經(jīng)達(dá)到了4mm左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于相位波長λ的1/4，用作消除幾何距離和輔助寬巷模糊度固定精度足夠了。表4GRACE編隊(duì)單差相對定位浮點(diǎn)解的KBR檢核精度日期KBR比對標(biāo)準(zhǔn)差/mm2006-02-012.902006-02-023.702006-02-034.382006-02-044.592006-02-053.822006-02-064.232006-02-074.17平均值3.97第四步，將偽碼、相位不等權(quán)值組合，采用最小二乘方法估計單差相位模糊度浮點(diǎn)解和單差電離層延遲參數(shù)。設(shè)置GRACE衛(wèi)星的偽碼權(quán)值與相位權(quán)值之比wP:wL＝1:100，對第三步得到的扣除了幾何距離和鐘差后的單差偽碼和相位觀測方程采用最小二乘方法求解，輸出單差相位模糊度浮點(diǎn)解和單差電離層延遲參數(shù)估計結(jié)果。圖2給出了GRACE編隊(duì)單差電離層延遲的估計結(jié)果，可見差分電離層延遲達(dá)到了3米左右，明顯大于相位波長λ的1/4，因此對于長基線情形下衛(wèi)星編隊(duì)，電離層延遲影響無法通過差分直接消除，其對模糊度固定影響不可被忽略，必須通過增加參數(shù)補(bǔ)償吸收。第五步，采用雙差變換得到雙差寬巷模糊度浮點(diǎn)解和協(xié)方差矩陣。將第四步得到的不同頻率單差相位模糊度浮點(diǎn)解相減，得到單差寬巷模糊度浮點(diǎn)解，并根據(jù)雙差和單差之間的關(guān)系，經(jīng)過雙差線性變換，計算得到雙差寬巷模糊度浮點(diǎn)解和協(xié)方差矩陣。第六步，固定雙差寬巷整周模糊度。將第五步得到的雙差寬巷模糊度浮點(diǎn)解及其協(xié)方差矩陣作為輸入，采用整數(shù)最小二乘方法固定雙差寬巷整周模糊度。表5給出了GRACE衛(wèi)星編隊(duì)2006年2月1日至7日，本發(fā)明與傳統(tǒng)M-W方法的寬巷模糊度成功率對比結(jié)果，可見本發(fā)明的整周模糊度固定成功率相對于傳統(tǒng)M-W方法提高了5％。表5本發(fā)明與傳統(tǒng)方法的GRACE編隊(duì)寬巷模糊度成功率對比第七步，固定雙差窄巷整周模糊度。將第六步得到的雙差寬巷整周模糊度固定解作為已知量在從雙差相位觀測方程中扣除，采用最小二乘估計方法估計得到窄巷相位模糊度浮點(diǎn)解向量及其協(xié)方差矩陣，采用整數(shù)最小二乘方法固定雙差窄巷整周模糊度。第八步，輸出模糊度固定的相對定位結(jié)果。將第七步得到的雙差窄巷整周模糊度固定解作為已知量從雙差相位觀測方程中扣除，采用最小二乘估計方法，估計得到軌道力學(xué)模型參數(shù)改進(jìn)向量，經(jīng)過軌道積分后，輸出最終模糊度固定后的編隊(duì)相對軌道。圖3給出了本發(fā)明與傳統(tǒng)方法的GRACE編隊(duì)相對定位KBR比對結(jié)果，可見本發(fā)明在提高整周模糊度固定成功率的同時，也有效地提高了相對定位結(jié)果的精度，KBR比對標(biāo)準(zhǔn)差得到顯著降低，平均結(jié)果由傳統(tǒng)方法的0.91mm減小到0.78mm，相對定位精度得到顯著提高，且多天計算結(jié)果較穩(wěn)定。