本發(fā)明涉及全球衛(wèi)星導(dǎo)航，尤其涉及一種顧及多路徑效應(yīng)日相關(guān)性的多路徑誤差多天整體建模方法。

背景技術(shù)：

1、在全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)體系中，測站處多路徑誤差是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(globalnavigation?satellite?system，gnss)衛(wèi)星信號受散射、反射等原因，通過多條路徑到達(dá)接收機(jī)天線而導(dǎo)致觀測值出現(xiàn)的偏差，與衛(wèi)星信號、信號接收設(shè)備以及測站觀測環(huán)境具有較強(qiáng)的相關(guān)性，無法采用差分處理、現(xiàn)有改正模型或參數(shù)化估計等方法予以消除或削弱。觀測環(huán)境中的多路徑誤差影響可以使用如下簡化模型進(jìn)行近似描述，理論上的多路徑誤差值與四個參數(shù)相關(guān)：天線相位中心距離反射平面的距離；反射系數(shù)；載波信號的波長及直射信號的入射角。對于載波相位觀測量而言，多路徑誤差影響最大可達(dá)波長的1/4，如圖1所示。

2、為模型化gnss觀測信號所受多路徑誤差影響，目前應(yīng)用最廣泛且較為有效的是恒星日濾波(sidereal?filtering，sf)方法，該方法基于衛(wèi)星、測站天線和干擾源之間幾何結(jié)構(gòu)存在的周期重復(fù)性，在觀測值域或坐標(biāo)域進(jìn)行多路徑誤差修正，但由于需顧及不同衛(wèi)星軌道重復(fù)周期的差異，因此并不適用于設(shè)計由高-中-低軌多類衛(wèi)星組成的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(bds)。在空間域?qū)y站處載波相位多路徑誤差效應(yīng)進(jìn)行描述，同樣是削弱其影響的一種有效的解決方案。該類建模方法降低了衛(wèi)星軌道重復(fù)周期差異性的影響，是當(dāng)前的研究熱點。moore?et?al.?(2014)通過獲取各測站的非差相位觀測值殘差，建立了測站經(jīng)驗?zāi)Ｐ?empirical?site?model，esm)來削弱未模型化的測站相關(guān)誤差。dong?et?al.?(2016)提出了多天線共用時鐘的方法建立多路徑誤差半天球模型mhm(multipath?hemisphericalmap)。zhang?et?al.?(2023)系統(tǒng)分析了mhm模型在北斗系統(tǒng)中的應(yīng)用服務(wù)方案。由于esm方法在獲取非差殘差時的零均值假設(shè)在某些情況下存在不合理性(shi?et?al.?2016)，tanget?al.?(2021)直接利用測站間雙差觀測值殘差進(jìn)行多路徑誤差半天球空間域建模(multi-point?hemispherical?grid?model，mhgm)，并利用igs站18年的gps觀測數(shù)據(jù)驗證了該方法的有效性。不過如圖2所示，多路徑誤差的模型改正效果隨著外推時間的增加呈下降趨勢。外推時間的增加會對模型的有效性產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，其影響取決于測站周圍觀測環(huán)境的變化情況，例如氣象條件的變化、周圍植被的變化等。

3、因此，由圖2可知，雖然測站靜止不動，但不同天的多路徑誤差效應(yīng)存在一定的差異性，且臨近天的多路徑誤差效應(yīng)之間相對更加一致。在多路徑誤差改正模型的應(yīng)用過程中，其目的是盡可能準(zhǔn)確的消除外推天的多路徑誤差影響。因此，對于最后一天的建模數(shù)據(jù)，由于該天的多路徑誤差效應(yīng)與外推天更為一致，因此在多路徑誤差多天整體建模過程中，可將該天數(shù)據(jù)設(shè)置相對較大的參考權(quán)重，對于其余各天的觀測數(shù)據(jù)，如能根據(jù)對應(yīng)天多路徑效應(yīng)與最后一天的相關(guān)性，適當(dāng)降權(quán)處理，理論上可獲得更加適用于外推天多路徑誤差改正的建模結(jié)果。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種顧及多路徑效應(yīng)日相關(guān)性的多路徑誤差多天整體建模方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種顧及多路徑效應(yīng)日相關(guān)性的多路徑誤差多天整體建模方法，包括：

3、采集多天多路徑誤差建模觀測數(shù)據(jù)，基于所述多天多路徑誤差建模觀測數(shù)據(jù)計算統(tǒng)計得到每天gps載波相位雙差觀測值殘差均方根；

4、利用最后一天的gps載波相位雙差觀測值殘差，采用mhgm方法進(jìn)行多路徑誤差建模；

5、由所述多路徑誤差建模的結(jié)果，對所述多天多路徑誤差建模觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行多路徑誤差修正，得到經(jīng)模型修正后每天gps載波相位雙差觀測值殘差均方根；

6、基于所述每天gps載波相位雙差觀測值殘差均方根和所述經(jīng)模型修正后每天gps載波相位雙差觀測值殘差均方根，得到每天gps多路徑誤差模型改正量；

7、以最后一天的gps多路徑誤差模型改正量為參考基準(zhǔn)，計算其余各天的gps多路徑誤差模型改正量相對于最后一天的gps多路徑誤差模型改正量的改善比例；

8、確定所述改善比例對應(yīng)指定衛(wèi)星系統(tǒng)中待建模gnss系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)的權(quán)重，基于mhgm方法對所述多天多路徑誤差建模觀測數(shù)據(jù)重新進(jìn)行多路徑誤差多天整體建模，獲得優(yōu)化后的mhgm多路徑誤差改正模型。

9、根據(jù)本發(fā)明提供的一種顧及多路徑效應(yīng)日相關(guān)性的多路徑誤差多天整體建模方法，采集多天多路徑誤差建模觀測數(shù)據(jù)，基于所述多天多路徑誤差建模觀測數(shù)據(jù)計算統(tǒng)計得到每天gps載波相位雙差觀測值殘差均方根，包括：

10、采用gnss精密后處理軟件，獲取各觀測站的空間直角坐標(biāo)信息；

11、基于所述各觀測站的空間直角坐標(biāo)信息，按照網(wǎng)解相對定位處理模式，固定任意兩個不同觀測站（、）相對于任意衛(wèi)星對（、）之間的gps載波相位雙差模糊度，獲得對應(yīng)觀測站衛(wèi)星對在模糊度固定時段內(nèi)之間的gps載波相位雙差觀測值殘差序列，其中為觀測時刻；

12、計算第天全部q組gps載波相位雙差觀測值殘差的均方根：

13、。

14、根據(jù)本發(fā)明提供的一種顧及多路徑效應(yīng)日相關(guān)性的多路徑誤差多天整體建模方法，利用最后一天的gps載波相位雙差觀測值殘差，采用mhgm方法進(jìn)行多路徑誤差建模，包括：

15、基于預(yù)設(shè)格網(wǎng)劃分間隔角度，對每個觀測站的半天球空間域按照高度角和方位角進(jìn)行格網(wǎng)劃分，得到觀測站處半天球格網(wǎng)劃分方案；

16、以最后一天n的gps載波相位雙差觀測值殘差為輸入信息，根據(jù)所述觀測站處半天球格網(wǎng)劃分方案，按照mhgm方法進(jìn)行多路徑誤差建模，得到每個觀測站的gps多路徑誤差改正模型。

17、根據(jù)本發(fā)明提供的一種顧及多路徑效應(yīng)日相關(guān)性的多路徑誤差多天整體建模方法，由所述多路徑誤差建模的結(jié)果，對所述多天多路徑誤差建模觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行多路徑誤差修正，得到經(jīng)模型修正后每天gps載波相位雙差觀測值殘差均方根，包括：

18、利用所述gps多路徑誤差改正模型，對于1~n天中任意一天的gps觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行多路徑誤差改正，得到多路徑誤差改正后的gps觀測數(shù)據(jù)；

19、基于所述各觀測站的空間直角坐標(biāo)信息，按照網(wǎng)解相對定位處理模式，固定任意兩個不同觀測站（、）相對于任意衛(wèi)星對（、）之間的gps載波相位雙差模糊度，對所述多路徑誤差改正后的gps觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得對應(yīng)觀測站衛(wèi)星對在模糊度固定時段內(nèi)之間的gps載波相位雙差觀測值殘差更新序列，其中為觀測時刻；

20、計算第天全部q組gps載波相位雙差觀測值殘差的均方根：

21、。

22、根據(jù)本發(fā)明提供的一種顧及多路徑效應(yīng)日相關(guān)性的多路徑誤差多天整體建模方法，基于所述每天gps載波相位雙差觀測值殘差均方根和所述經(jīng)模型修正后每天gps載波相位雙差觀測值殘差均方根，得到每天gps多路徑誤差模型改正量：

23、計算第1~n天的每天gps多路徑誤差模型改正量：

24、。

25、根據(jù)本發(fā)明提供的一種顧及多路徑效應(yīng)日相關(guān)性的多路徑誤差多天整體建模方法，以最后一天的gps多路徑誤差模型改正量為參考基準(zhǔn)，計算其余各天的gps多路徑誤差模型改正量相對于最后一天的gps多路徑誤差模型改正量的改善比例，包括：

26、以第n天的gps多路徑誤差模型改正量為參考基準(zhǔn)，計算第1~n天多路徑誤差模型改正量相對第n天的改善比例：

27、。

28、根據(jù)本發(fā)明提供的一種顧及多路徑效應(yīng)日相關(guān)性的多路徑誤差多天整體建模方法，確定所述改善比例對應(yīng)指定衛(wèi)星系統(tǒng)中待建模全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)gnss系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)的權(quán)重，基于mhgm方法對所述多天多路徑誤差建模觀測數(shù)據(jù)重新進(jìn)行多路徑誤差多天整體建模，獲得優(yōu)化后的mhgm多路徑誤差改正模型，包括：

29、根據(jù)mhgm方法構(gòu)建任意一天的法方程：

30、

31、其中，為mhgm模型的待估參數(shù)，、為法方程的系數(shù)矩陣和常數(shù)矩陣；

32、將第1~n天的法方程進(jìn)行疊加，在疊加過程中對每天的法方程系數(shù)矩陣乘以對應(yīng)的權(quán)重；

33、

34、得到優(yōu)化后的待建模gnss系統(tǒng)多天整體建模的mhgm多路徑誤差改正模型：

35、。

36、第二方面，本發(fā)明還提供一種顧及多路徑效應(yīng)日相關(guān)性的多路徑誤差多天整體建模系統(tǒng)，包括：

37、采集模塊，用于采集多天多路徑誤差建模觀測數(shù)據(jù)，基于所述多天多路徑誤差建模觀測數(shù)據(jù)計算統(tǒng)計得到每天gps載波相位雙差觀測值殘差均方根；

38、建模模塊，用于利用最后一天的gps載波相位雙差觀測值殘差，采用mhgm方法進(jìn)行多路徑誤差建模；

39、修正模塊，用于由所述多路徑誤差建模的結(jié)果，對所述多天多路徑誤差建模觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行多路徑誤差修正，得到經(jīng)模型修正后每天gps載波相位雙差觀測值殘差均方根；

40、改正模塊，用于基于所述每天gps載波相位雙差觀測值殘差均方根和所述經(jīng)模型修正后每天gps載波相位雙差觀測值殘差均方根，得到每天gps多路徑誤差模型改正量；

41、比值模塊，用于以最后一天的gps多路徑誤差模型改正量為參考基準(zhǔn)，計算其余各天的gps多路徑誤差模型改正量相對于最后一天的gps多路徑誤差模型改正量的改善比例；

42、重建模塊，用于確定所述改善比例對應(yīng)指定衛(wèi)星系統(tǒng)中待建模gnss系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)的權(quán)重，基于mhgm方法對所述多天多路徑誤差建模觀測數(shù)據(jù)重新進(jìn)行多路徑誤差多天整體建模，獲得優(yōu)化后的mhgm多路徑誤差改正模型。

43、第三方面，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如上述任一種所述顧及多路徑效應(yīng)日相關(guān)性的多路徑誤差多天整體建模方法。

44、第四方面，本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一種所述顧及多路徑效應(yīng)日相關(guān)性的多路徑誤差多天整體建模方法。

45、本發(fā)明提供的顧及多路徑效應(yīng)日相關(guān)性的多路徑誤差多天整體建模方法，通過基于gps系統(tǒng)以1天為重復(fù)周期的衛(wèi)星軌道運(yùn)行特性，利用gps觀測數(shù)據(jù)評估不同天多路徑效應(yīng)與最后1天建模數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，根據(jù)該相關(guān)性確定各組參與建模天觀測數(shù)據(jù)之間的權(quán)比關(guān)系。從而在多天整體建模時，獲得更加適用于外推天多路徑誤差改正的建模結(jié)果。