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授时服务提供方法及装置

申请号 CN202311640271.9 申请日 2023-12-01 公开(公告)号 CN117826568A 公开(公告)日 2024-04-05
申请人 和芯星通科技(北京)有限公司; 发明人 李丽媛; 王献中; 曾向航; 温丽芳;
摘要 本 申请 公开了一种授时服务提供方法及装置,在用户GNSS接收机 位置 、授时解算中,充分利用了各GNSS系统的实时广播电离层模型,保证了实时电离层误差改善最优,而且,无需增加额外的复杂运算量即为用户提供更高 精度 、更连续、更稳定的GNSS 定位 、授时服务,支持多系统GNSS卫星定位。更优选地,在电离层参数切换时根据切换前后两组参数计算模型误差导致的偏差,消除了不同参数及模型进行电离层误差改正时的位置、钟差跳变,有效地提高了位置、钟差的精度及可靠性。
权利要求

1.一种授时服务提供方法,其特征在于,包括:
确定当前时刻与已保存的第一电离层参数信息对应的各颗卫星的第一电离层误差模型值,以及确定与当前时刻解析得到的第二电离层参数信息对应的各颗卫星的第二电离层误差模型值;
利用第一电离层误差模型值、第二电离层误差模型值提供授时服务。
2.根据权利要求1所述的授时服务提供方法,其中,所述第一电离层误差模型值或所述第二电离层误差模型值通过下述步骤确定:
获取所述当前时刻卫星导航定位系统GNSS接收机的用户观测值;
根据获得的当前时刻的用户观测值以及所述第一电离层参数信息计算得到所述第一电离层误差模型值;或,根据获得的当前时刻的用户观测值以及所述第二电离层参数信息计算得到所述第二电离层误差模型值。
3.根据将权利要求2所述的授时服务提供方法,其中,所述利用第一电离层误差模型值、第二电离层误差模型值提供授时服务,包括:
根据所述用户观测值、所述第一电离层误差模型值、所述第二电离层误差模型值计算当前时刻各颗卫星的接收机钟差;
采用计算得到的接收机钟差值提供授时服务。
4.根据权利要求1所述的授时服务提供方法,所述利用第一电离层误差模型值、第二电离层误差模型值提供授时服务,包括:
根据当前时刻的PVT位置解、所述第一电离层误差模型值、所述第二电离层误差模型值计算当前时刻各颗卫星的接收机钟差;
采用计算得到的接收机钟差值提供授时服务。
5.根据权利要求4所述的授时服务提供方法,其中,所述当前时刻的PVT位置解根据下述步骤得到:
利用各颗卫星的所述第二电离层误差模型值修正各颗卫星的电离层误差,以得到当前时刻的PVT位置解;
或者,
计算各颗卫星的所述第一电离层误差模型值与所述第二电离层误差模型值的偏差;利用所述第二电离层误差模型值和所述偏差修正各颗卫星的电离层误差,以得到当前时刻的PVT位置解。
6.根据权利要求4所述的授时服务提供方法,其中,所述根据当前时刻的PVT位置解、所述第一电离层误差模型值、所述第二电离层误差模型值计算当前时刻各颗卫星的接收机钟差,包括:
根据所述PVT位置解中的用户位置、第i颗卫星的所述第一电离层误差模型值、第i颗卫星的所述第二电离层误差模型值,分别计算出当前时刻各频点第一接收机钟差及第二接收机钟差;
对各颗卫星的所述第一接收机钟差、所述第二接收机钟差分别进行加权平均后得到当前时刻下各频点的第一接收机钟差和第二接收机钟差,计算所述当前时刻下各频点的第一接收机钟差及第二接收机钟差的时钟偏差值;
计算当前时刻的加权平均后得到的第二接收机钟差与所述时钟偏差值的差值作为当前时刻下各频点的接收机钟差。
7.根据权利要求6所述的授时服务提供方法,其中,通过以下公式计算出当前时刻Tk第i颗卫星的第一接收机钟差或第二接收机钟差:
i i i i i
P=R +Ion ,其中,P表示第i颗卫星的伪距观测量;Ion表示第i颗卫星的第一电离层i
误差模型值或第二电离层误差模型值;R 表示第i颗卫星的包含了除电离层误差项之外的其它各项误差的理论距离值;
i i
其中,R 表示为: r 表示第i颗
卫星的卫星位置与接收机之间的几何距离;c表示光速; 表示第i颗卫星伪距计算的所述i
第一接收机钟差或第二接收机钟差; 表示第i颗卫星的卫星端钟差;Tgd表示第i颗卫星i i
的群延迟;Trop表示第i颗卫星的对流层延迟;ε 表示第i颗卫星的伪距观测噪声。
8.根据权利要求6所述的授时服务提供方法,还包括:
后续时刻的接收机钟差均基于最新的电离层参数进行电离层误差改正并补偿所述偏差,直到下一次解析到变化的一组最新的电离层参数后返回所述根据第一电离层误差模型值、所述第二电离层误差模型值计算当前时刻各颗卫星的接收机钟差的步骤,并对所述时钟偏差值进行更新。
9.一种计算机可读存储介质,存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于执行权利要求1至权利要求8任一项所述授时服务提供方法。
10.一种授时服务提供装置,包括存储器和处理器,其中,存储器中存储有以下可被处理器执行的指令:用于执行权利要求1至权利要求8任一项所述的授时服务提供方法的步骤。

说明书全文

授时服务提供方法及装置

技术领域

[0001] 本申请涉及但不限于卫星导航技术,尤指一种授时服务提供方法及装置。

背景技术

[0002] 随着现代科技信息技术的快速发展,通信、电、交通、国防等各行各业,对时间的精度及可靠性要求越来越高,高精度时间基准已经成为通信、电力、广播电视、安防监控、工业控制等领域的基础保障。卫星导航定位系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)卫星可以为全球用户提供全天候的高精度定位、导航和授时(PNT,Positioning,Navigation and Timing)服务,基于GNSS卫星授时的应用在全球范围内越来越广泛。
[0003] GNSS授时方法包括单站法(Single‑Station Method)。单站法无需同步观测,用户数量不受限制,使用灵活方便。对于单站用户,电离层延迟误差是影响卫星PNT服务的主要误差源之一,电离层误差修正算法是影响用户定位、授时精度的关键因素。对于单站GNSS应用,电离层误差可以通过双频载波或伪距的观测量组合得以消除,但是,由于单频GNSS接收机在信号处理和校正方面的限制,使得它们更容易受到电离层时延误差的影响,因此,单站法并不适用于单频用户。
[0004] 如何提升GNSS接收机位置、授时服务性能,为用户提供更高精度、更稳健的GNSS服务是一个亟需解决的技术问题。发明内容
[0005] 本申请提供一种授时服务提供方法及装置,能够提升GNSS接收机授时服务性能,从而为用户提供更高精度、更稳健的GNSS服务。
[0006] 本申请实施例提供了一种授时服务提供方法,包括:
[0007] 确定当前时刻与已保存的第一电离层参数信息对应的各颗卫星的第一电离层误差模型值,以及确定与当前时刻解析得到的第二电离层参数信息对应的各颗卫星的第二电离层误差模型值;
[0008] 利用第一电离层误差模型值、第二电离层误差模型值提供授时服务。
[0009] 本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质,存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于执行上述任一项所述授时服务提供方法。
[0010] 本申请实施例再提供一种授时服务提供装置,包括存储器和处理器,其中,存储器中存储有以下可被处理器执行的指令:用于执行上述任一项所述的授时服务提供方法的步骤。
[0011] 通过本申请实施例提供的授时服务提供方法及装置,在用户GNSS接收机授时解算中,充分利用了各GNSS系统的实时电离层模型,保证了实时电离层误差改善最优,而且,无需增加额外的复杂运算量即为用户提供更高精度、更连续、更稳定的GNSS定位、授时服务,支持多系统GNSS卫星定位。
[0012] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

[0013] 附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案,并不构成对本申请技术方案的限制。
[0014] 图1为本申请实施例中授时服务提供方法的流程示意图;
[0015] 图2为本申请实施例中授时服务提供方法的第一实施例流程示意图;
[0016] 图3为本申请实施例中授时服务提供方法的第二实施例流程示意图;
[0017] 图4为本申请实施例中授时服务提供装置的组成结构示意图。

具体实施方式

[0018] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0019] 为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
[0020] 除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
[0021] 可以理解,本申请所使用的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个、三个等,除非另有明确具体的限定。
[0022] 可以理解,以下实施例中的“连接”,如果被连接的电路、模、单元等相互之间具有电信号或数据的传递,则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
[0023] 在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时,在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
[0024] 电离层误差是描述电离层误差的一般概念,而电离层改正模型是具体用于校正电离层误差的数学模型或算法。电离层改正模型是一种电离层误差模型的具体实现方式,广播电离层模型是一种特定类型的电离层改正模型。
[0025] 四大全球卫星导航定位系统采用不同的广播电离层模型:美国的全球定位系统(GPS,Global Positioning System)使用Klobuchar模型,基于地理纬度、当地时间计算GPS L1频率上的电离层延迟,是目前应用最广泛的模型;欧盟的全球卫星导航系统Galileo主要采用三维电子密度的Ne‑Quick模型,通过对电子密度积分直接得到电离层误差;中国的北斗(BeiDou)系统支持两种不同的广播电离层改正模型,北斗二代采用北斗Klobuchar模型,其基本算法与GPS Klobuchar模型基本一致,但是,在参考框架及细节上与GPS模型有差异,在北斗三代全球服务中采用BDGIM模型。
[0026] 北斗卫星导航系统(BDS)的卫星均在B1I和B3I频点播发北斗Klobuchar模型的8参数,且只适用于中国及周边区域,北斗三号星座中的中圆地球轨道(MEO)和倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星在B1c、B2a和B2b频点播发BDGIM模型的9参数,适用于全球范围内的电离层延迟改正。俄罗斯的全球卫星导航系统(GLONASS,Global Navigation Satellite System)接口文件和导航电文中均未提供用于估算电离层误差的模型及参数,一般可以借助于其它系统的模型来估计GLONASS卫星观测量的电离层误差,未来GLONASS码分多址信号的导航电文将播发3个电离层参数。
[0027] 由于电离层总电子含量的大小随着距地高度、时间、季节、太阳活动剧烈程度、用户所处空间位置的变化而变化,因此,为了保证电离层误差模型改正的准确度,各系统的广播电离层参数会根据其监测结果进行实时更新。北斗Klobuchar模型和BDGIM模型参数均会每两小时(2h)更新一组,Galileo Ne‑Quick模型每1天更新一组,GPS Klobuchar模型参数每1~7天更新一组。在实际工程应用中,单站GNSS接收机一般均会实时解析最新的电离层参数进行使用并保存,下一次GNSS接收机开机运行时即读取保存的电离层参数使用,直到运行过程中解析出新的电离层参数后更新使用及保存。
[0028] 由于不同系统模型以及参数的差异,不同GNSS系统的电离层模型以及广播的电离层参数,在计算同一时刻同一颗卫星的电离层模型误差值(即:使用电离层模型估计的电离层改正值与实际电离层延迟之间的差异或偏差)时是存在明显差异的,而且,针对各电离层模型参数的一致性分析也表明,同一电离层模型在其相邻电离层参数更新时也会出现明显的电离层模型误差值存在跳变的现象。相邻两组电离层模型参数的一致性越差,电离层模型参数更新前后计算的电离层模型误差值跳变越大,对于单星授时用户,电离层模型误差值跳变会直接导致用户授时服务不连续,对于多星授时用户,定位、授时精度取决于当前历元使用卫星电离层延迟跳变的综合影响。在地方时的白天和夜晚的交界时刻也可能存在电离层模型值跳变,该电离层模型值跳变不是参数更新引起,而是由于电离层模型分段建模引起的。
[0029] 针对单站接收机用户开机后运行过程中由于电离层参数更新导致的定位、授时结果跳变问题,较短时间的接收机定位、授时解算可以保持使用第一组电离层参数不更新,能直接避免由于参数更新导致的结果跳变,保证短期内的结果的稳定性。但是,对于长期运行的接收机用户,这种方案会导致电离层参数长时间未更新后的电离层误差模型精度下降,从而导致定位、授时的精度明显下降。
[0030] 针对电离层模型相关的分析研究,主要是围绕电离层变化特性及其相关的建模方法分析或模型改进、针对区域电离层模型的构建方法分析,以及利用GNSS数据在特定时段及区域内评估不同电离层模型的精度及性能对比,但是,相关技术中针对电离层模型相关的分析研究都没有考虑在已有的多种广播电离层模型使用及参数更新时如何改善位置、授时结果跳变的问题,也没有对模型切换或参数更新时如何保证单站单频GNSS用户的位置、授时稳定性提供解决方案。为此,本申请实施例提供授时服务提供方法,如图1所示,可以包括:
[0031] 步骤100:确定当前时刻与已保存的第一电离层参数信息对应的各颗卫星的第一电离层误差模型值,以及确定与当前时刻解析得到的第二电离层参数信息对应的各颗卫星的第二电离层误差模型值。
[0032] 在一种示例性实例中,第二电离层参数信息与第一电离层参数信息不同。
[0033] 在一种示例性实例中,步骤100中的第一电离层误差模型值或第二电离层误差模型值的获得可以包括:
[0034] 获取当前时刻GNSS接收机的用户观测值;
[0035] 根据获得的当前时刻的用户观测值,以及第一电离层参数信息或第二电离层参数信息,计算当前时刻下各颗卫星的第一电离层误差模型值或第二电离层误差模型值。
[0036] 在一种实施例中,第一电离层参数信息或第二电离层参数信息通常包括电离层模型参数,以Klobuchar模型为例,可以包括如Klobuchar模型的α和β参数等。
[0037] 步骤101:利用第一电离层误差模型值、第二电离层误差模型值提供授时服务。
[0038] 在一种示例性实例中,步骤101可以包括:
[0039] 根据用户观测值、第一电离层误差模型值、第二电离层误差模型值计算当前时刻各颗卫星的接收机钟差;
[0040] 采用计算得到的接收机钟差值提供授时服务。
[0041] 在一种示例性实例中,本申请实施例提供的授时服务提供方法,还包括:
[0042] 计算各颗卫星的第一电离层误差模型值与第二电离层误差模型值的偏差;
[0043] 利用计算出的各颗卫星的第二电离层误差模型值,或者第二电离层误差模型值和偏差分别修正各颗卫星的电离层误差,以得到当前时刻的PVT位置解。
[0044] 在一种示例性实例中,步骤101可以包括:
[0045] 根据PVT位置解、第一电离层误差模型值、第二电离层误差模型值计算当前时刻各颗卫星的接收机钟差;
[0046] 采用计算得到的接收机钟差值提供授时服务。
[0047] 通过本申请实施例提供的授时服务提供方法及装置,在用户GNSS接收机授时解算中,充分利用了各GNSS系统的实时广播电离层模型,保证了实时电离层误差改善最优,而且,无需增加额外的复杂运算量即为用户提供更高精度、更连续、更稳定的GNSS定位、授时服务,支持多系统GNSS卫星定位。
[0048] 图2为本申请实施例中授时服务提供方法的第一实施例流程示意图,如图2所示,可以包括:
[0049] 步骤200:获取当前时刻GNSS接收机的用户观测值,以及已保存的最新一组的第一电离层参数信息。
[0050] 在一种示例性实例中,当前时刻Tk的GNSS接收机的用户观测值可以包括如:接收到的卫星信号的伪距、载波相位、多普勒频移等信息,这些信息用于进行定位和导航计算。在一种实施例中,可以使用如GNSS数据处理软件或工具,选择一个接收机观测文件或数据流,并确保是实时捕获的。这样,可以从软件界面或命令行中提取当前时刻Tk的GNSS用户观测值。具体实现可能因使用的软件而异,并不用于限定本申请的保护范围。
[0051] 在一种示例性实例中,电离层参数通常由GNSS卫星广播并且会定期更新。在一种实施例中,可以使用如GNSS数据处理软件或工具,或者从GNSS广播数据流中提取电离层参数信息并保存。已保存的最新一组电离层参数信息Iondata(A)通常包括电离层模型参数,以Klobuchar模型为例,可以包括如Klobuchar模型的α和β参数等。
[0052] 步骤201:根据获得的当前时刻的用户观测值和第一电离层参数信息,计算当前时刻下各颗卫星的第一电离层误差模型值。
[0053] 在一种示例性实例中,第一电离层误差模型值IonA(Tk)使用的电离层模型与最新一组的第一电离层参数信息Iondata(A)相匹配,比如:最新一组的第一电离层参数信息Iondata(A)是从GPS系统解析的八参数,那么,使用的电离层模型为GPS Klobuchar模型;再如:最新一组的第一电离层参数信息Iondata(A)是从BDS系统解析的八参数,那么,使用的电离层模型为北斗Klobuchar模型;又如:最新一组的第一电离层参数信息Iondata(A)是从BDS系统解析的九参数,那么,使用的电离层模型为北斗BDGIM模型;还如:最新一组的第一电离层参数信息Iondata(A)是从Galileo系统解析的三参数,那么,使用的电离层模型为Ne‑Quick模型或其它改进的模型。
[0054] 在一种示例性实例中,进一步地,如果同时存在多组不同系统均有效的电离层参数值,可以根据用户位置结合经验优先选取用户所在区域精度最优的电离层模型及参数,来计算当前时刻下各颗卫星的电离层误差模型值。
[0055] 需要说明的是,上述第一电离层误差模型值IonA(Tk)使用的电离层模型及参数仅仅是举例说明,并不用于限定本申请的保护范围。也就是说,在步骤301中使用的电离层模型并不限于各系统接口文件提供的电离层模型,广播电离层参数均可以使用其它改进的、能适用的电离层模型,如GPS的Klobuchar‑like模型,Galileo的Ne‑QuickG或NTCM模型或其它更多适用的模型等。
[0056] 在一种示例性实例中,如果GNSS接收机用户能接收星基增强(SBAS,Satellite‑Based Augmentation System)信号,那么,步骤201中的电离层误差模型值可以使用实时最新的格网电离层信息以及格网电离层模型来进行计算。而且,广播电离层参数可以来自GNSS接收机保存的默认值、或存储介质存储的电离层参数值,也可以通过外部配置或外部链路传输而得到的可用的电离层参数值。
[0057] 步骤201中的如何计算电离层误差模型值,属于本领域技术人员的常用技术手段,具体实现并不用于限定本申请的保护范围,这里不再赘述。
[0058] 步骤203:利用计算出的各颗卫星的第一电离层误差模型值分别修正各颗卫星的电离层误差,以得到当前时刻的PVT位置解。
[0059] 本步骤中,PVT位置解代表的是位置、速度和时间(Position,Velocity and Time)的估算值。
[0060] 在一种示例性实例中,在充分考虑与卫星相关的误差、信号传播相关误差及接收机端的误差等的情况下,可以将GNSS接收机的伪距原始观测方程的实用形式表示如公式(1)所示:
[0061] Pi=Ri+Ioni                      (1)
[0062] 公式(1)中,Pi表示第i颗卫星的伪距观测量;Ioni表示第i颗卫星的电离层误差模i i型值;R表示第i颗卫星的包含了除电离层误差项之外的其它各项误差的理论距离。其中,R可以表示为公式(2)所示:
[0063]
[0064] 公式(2)中,ri表示第i颗卫星的卫星位置与接收机之间的几何距离;c表示光速;i
表示第i颗卫星伪距计算的接收机钟差; 表示第i颗卫星的卫星端钟差;Tgd表示第ii i
颗卫星的群延迟;Trop表示第i颗卫星的对流层延迟;ε表示第i颗卫星的伪距观测噪声。其i
中,第i颗卫星的卫星位置、卫星端钟差 和群延迟Tgd均可以由广播星历计算得到;第ii i
颗卫星的对流层延迟Trop可以通过模型计算得到;第i颗卫星的伪距观测噪声ε 可以通过载波相位平滑等方法削弱后可忽略。
[0065] 在一种实施例中,对于当前只有一组第一电离层误差模型值IonA(Tk)的情况,公式i i i(1)中的Ion 为当前时刻Tk下第i颗卫星的第一电离层误差模型值IonA(Tk) ,即Ion =IonAi
(Tk) 。此时,步骤103可以包括:
[0066] 采用当前时刻Tk下第i颗卫星的第一电离层误差模型值IonA(Tk)i进行当前时刻Tk下第i颗卫星的电离层误差改正,并通过公式(1)、公式(2)实时解算当前时刻Tk的PVT位置解Xpvt(Tk)。
[0067] 在一种示例性实例中,如图3所示,在步骤203之前还可以包括步骤2021和步骤2022:
[0068] 步骤2021:检测出当前时刻解析出新一组的第二电离层参数信息,且第二电离层参数信息与第一电离层参数信息不同,利用第二电离层参数信息计算当前时刻下各颗卫星的第二电离层误差模型值。
[0069] 在一种示例性实例中,检测出当前时刻解析出新一组的第二电离层参数信息Iondata(B)的具体步骤和操作,可能会根据GNSS接收机型号和GNSS数据处理软件而有所不同。通常情况下,GNSS接收机和数据处理软件会自动解析电离层参数。如果检测出当前时刻解析出了新一组的第二电离层参数信息Iondata(B),而且,解析出的第二电离层参数信息Iondata(B)与计算出的当前时刻下各颗卫星的第一电离层误差模型值IonA(Tk)参数(这里指的是计算第一电离层误差模型值IonA(Tk)所使用的参数)不同,则会利用第二电离层参数信息Iondata(B)计算当前时刻下各颗卫星的第二电离层误差模型值IonB(Tk)。
[0070] 在一种示例性实例中,利用第二电离层参数信息Iondata(B)计算当前时刻下各颗卫星的第二电离层误差模型值IonB(Tk)可以包括:根据获得的当前时刻的用户观测值和第二电离层参数信息Iondata(B),计算当前时刻下各颗卫星的第二电离层误差模型值IonB(Tk)。具体实现与步骤201中的第一电离层误差模型值IonA(Tk)的计算一致,这里不再赘述。
[0071] 需要说明的是,步骤2021中的当前时刻解析出新一组的第二电离层参数信息,与步骤201中的计算当前时刻下各颗卫星的第一电离层误差模型值,没有严格的先后执行顺序,这里并不用于限定本申请的保护范围。
[0072] 步骤2022:计算各颗卫星的第一电离层误差模型值与第二电离层误差模型值的偏差。
[0073] 在一种示例性实例中,步骤2022会分别计算并保存各颗卫星的第二电离层误差模型值IonB(Tk)与第一电离层误差模型值IonA(Tk)的差值,即得到第一电离层误差模型值IonA(Tk)与第二电离层误差模型值IonB(Tk)的偏差ΔIonB‑A(Tk)。
[0074] 本申请实施例中,前后两组电离层参数,即第一电离层参数信息Iondata(A)和第二电离层参数信息Iondata(B),可以是来自同一系统的相同类型的参数,也可以是来自不同系统的不同类型的参数。各个系统的电离层参数和模型修正率统计结果均在50%以上,一般而言,除北斗Klobuchar模型的八参数主要提供中国区域的电离层误差修正之外,GPS Klobuchar模型的八参数、Galileo Ne‑Quick模型的三参数、BDGIM模型的九参数均是提供的全球范围的电离层误差修正,其模型修正率的统计结果没有明显的差异,但最新的电离层参数一般能更接近实际电离层在时间和空间上的整体变化规律,因此,本申请实施例中使用最新的电离层参数计算的电离层误差模型值改正精度会更高。
[0075] 在一种实施例中,对于包括步骤2021和步骤2022,也就是说,当前同时计算出了第一电离层误差模型值IonA(Tk)、第二电离层误差模型值IonB(Tk),以及偏差ΔIonB‑A值的情况,步骤203则如图3中的2031所示,包括:利用计算出的各颗卫星的第二电离层误差模型值,或者第二电离层误差模型值和偏差分别修正各颗卫星的电离层误差,以得到当前时刻的PVT位置解。具体实现可以分为以下两种处理方式:
[0076] 可以直接使用检测到的最新电离层参数计算的第二电离层误差模型值IonB(Tk)来i完成电离层误差改正,即公式(1)中的Ion为当前时刻Tk下第i颗卫星的第二电离层误差模i i i
型值IonB(Tk) ,即Ion=IonB(Tk) ,这种方式适合于用户更关注实时位置的绝对精度的场景。此时,本实施例中步骤203如图3中的步骤2031,可以包括:
[0077] 采用当前时刻下第i颗卫星的第二电离层误差模型值IonB(Tk)i进行当前时刻Tk下第i颗卫星的电离层误差改正,并通过公式(1)、公式(2)实时解算当前时刻Tk的PVT位置解Xpvt(Tk)。
[0078] 可以使用根据经第一电离层误差模型值IonA(Tk)与第二电离层误差模型值IonB(Tk)的偏差ΔIonB‑A补偿第二电离层误差模型值IonB(Tk)后的值来完成电离层误差改正,即i i i公式(1)中的Ion为经偏差ΔIonB‑A补偿第二电离层误差模型值IonB(Tk)后的值,即Ion =i
IonB(Tk)‑ΔIonB‑A,这种方式适合于用户更关注短时间内位置的连续性的场景。此时,本实施例中步骤103如图2中的步骤2031,可以包括:
[0079] 采用当前时刻下第i颗卫星的经偏差ΔIonB‑A补偿第二电离层误差模型值IonB(Tki) 后的值进行当前时刻Tk下第i颗卫星的电离层误差改正,并通过公式(1)、公式(2)实时解算当前时刻Tk的PVT位置解Xpvt(Tk)。
[0080] 步骤204:根据第一电离层误差模型值计算当前时刻各颗卫星的接收机钟差。
[0081] 在一种示例性实例中,对于当前只有一组第一电离层误差模型值IonA(Tk)的情况,步骤204的可以包括:
[0082] 根据PVT位置解中的用户位置、第i颗卫星的第一电离层误差模型值IonA(Tk)i,通过公式(1)、公式(2)分别计算出当前时刻Tk下第i颗有效卫星的第一接收机钟差[0083] 对每颗卫星的第一接收机钟差 进行加权平均后得到当前时刻Tk下各频点的第一接收机钟差 将加权平均后得到的第一接收机钟差作为当前时刻各频点的接收机钟差。
[0084] 在一种实施例中,可以按照公式(3)对每颗卫星的第一接收机钟差 进行加权平均后得到当前时刻Tk下各频点的第一接收机钟差
[0085] 在一种实施例中,对于根据第一电离层误差模型值计算当前时刻每颗卫星的接收机钟差的情况,当前时刻Tk的第一接收机钟差值dtr取值为的计算如公式(3)所示:
[0086]
[0087] 在一种示例性实例中,对于当前同时计算出了有效的第一电离层误差模型值IonA(Tk)、第二电离层误差模型值IonB(Tk)的情况,步骤204如图3中的步骤2041所示,包括:根据第一电离层误差模型值和第二电离层误差模型值计算当前时刻每颗卫星的接收机钟差。
[0088] 在一种实施例中,图3中的步骤2041具体可以包括:
[0089] 根据PVT位置解中的用户位置、第i颗卫星的第一电离层误差模型值IonA(Tk)i、第ii颗卫星的第二电离层误差模型值IonB(Tk) ,通过公式(1)、公式(2)分别计算出当前时刻Tk下各频点的第一接收机钟差 及第二接收机钟差
[0090] 对每颗卫星的第一接收机钟差 第二接收机钟差 分别进行加权平均后得到当前时刻Tk下各频点的第一接收机钟差 和第二接收机钟差[0091] 计算并保存当前时刻下各频点的第一接收机钟差 及第二接收机钟差的时钟偏差值Δdtr(B‑A),如公式(4)所示,
[0092]
[0093] 计算当前时刻Tk的加权平均后得到的第二接收机钟差 与时钟偏差值Δdtr(B‑A)的差值作为当前时刻Tk下当前时刻各频点的接收机钟差。即当前时刻Tk下每颗卫星的接收机钟差的取值为
[0094] 在一种实施例中,对于根据第一电离层误差模型值和第二电离层误差模型值计算当前时刻每颗卫星的接收机钟差的情况,当前时刻Tk的第一接收机钟差值dtr取值为的计算如公式(3)所示;当前时刻Tk的第二接收机钟差值dtr取值为 的计算如公式(5)所示:
[0095]
[0096] 在公式(3)、公式(5)中,wnA、wnB表示当前时刻Tk下第n颗卫星钟差的权值。权值的取值可以采用已有计算方法获得,一般,可以根据各颗卫星的信号质量信噪比,高度、连续跟踪时间及伪距残差、电离层模型误差等来确定,具体实现并不用于限定本申请的保护范围。权值的合理取值既能有效抑制单颗卫星观测量的钟差毛刺,同时又能获得更优的各频点接收机钟差值及其时钟偏差值。
[0097] 步骤205:采用计算得到的接收机钟差值提供授时服务。
[0098] 在一种示例性实例中,还可以包括:后续各个时刻的GNSS接收机钟差均基于最新的一组电离层Iondata(B)参数进行电离层误差改正并补偿Δdtr(B‑A),直到下一次解析到变化的一组最新的电离层参数(即解析出的第三电离层参数信息Iondata(c)并与第二电离层误差模型值IonB(Tk)参数不同)后返回步骤104再次按照公式(3)、公式(4)和公式(5)对Δdtr(B‑A)值进行更新及使用。
[0099] 在实际应用中,按照本申请实施例提供的授时服务提供方法,只要实时解析到最新的一组电离层参数,便分别利用当前同时存在的两组电离层参数及对应模型估计出两个接收机钟差的时钟偏差值后,后续即可切换为使用实时最新的电离层参数时进行电离层误差改正并补偿钟差偏移后,这样,既消除了由于切换使用最新参数导致的接收机钟差跳变问题,同时又充分地利用了各GNSS系统的实时广播电离层模型,保证了实时电离层误差改善最优。而且,无需增加额外的复杂运算量即可提供给用户更高精度且连续、稳定的GNSS位置、授时服务。
[0100] 需要说明的是,步骤204中已知的用户位置并不限于解算出的实时位置,也可以使用精度更高的其它有效位置,具体实现并不用于限定本发明的保护范围。比如:对于静态场景,可以使用外部配置或输入的精确坐标、接收机自主优化的固定坐标;再如:对于动态场景,可以使用更高精度的解算得到的输入位置,更精确的用户位置能保证更稳定、更精确的接收机钟差。
[0101] 本申请实施例提供的授时服务提供方法,在用户GNSS接收机位置、授时解算中,充分利用了各GNSS系统的实时广播电离层模型,保证了实时电离层误差改善最优,而且,无需增加额外的复杂运算量即为用户提供更高精度、更连续、更稳定的GNSS定位、授时服务,支持多系统GNSS卫星定位。更优选地,在电离层参数切换时根据切换前后两组参数计算模型误差导致的偏差,消除了不同参数及模型进行电离层误差改正时的位置、钟差跳变,有效地提高了位置、钟差的精度及可靠性。
[0102] 本申请还提供一种计算机可读存储介质,存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于执行上述任一项所述的授时服务提供方法。
[0103] 本申请再提供一种授时服务提供装置,包括存储器和处理器,其中,存储器中存储有以下可被处理器执行的指令:用于执行上述任一项所述的授时服务提供方法的步骤。
[0104] 图3为本申请实施例中授时服务提供装置的组成结构示意图,如图3所示,至少包括:获取单元、处理单元,其中,
[0105] 获取单元,用于确定当前时刻下已保存的最新一组的第一电离层参数信息对应的各颗卫星的第一电离层误差模型值,以及确定与当前时刻解析得到的第二电离层参数信息对应各颗卫星的第二电离层误差模型值;
[0106] 处理单元,用于利用第一电离层误差模型值、第二电离层误差模型值提供授时服务。
[0107] 在一种示例性实例中,其中,第二电离层参数信息与第一电离层参数信息不同。
[0108] 在一种示例性实例中,获取单元还用于:获取当前时刻GNSS接收机的用户观测值;
[0109] 所述装置还可以包括:电离层参数获取单元、电离层误差获取单元;其中,[0110] 电离层参数获取单元,用于在当前时刻解析出第二电离层参数信息;
[0111] 电离层误差获取单元,用于根据获得的当前时刻的用户观测值和第一电离层参数信息/第二电离层参数信息,计算当前时刻下各颗卫星的第一电离层误差模型值/第二电离层误差模型值;计算各颗卫星的第一电离层误差模型值与第二电离层误差模型值的偏差。
[0112] 在一种示例性实例中,本申请授时服务提供装置,还可以包括:PVT位置解获取单元,用于利用计算出的各颗卫星的所述第二电离层误差模型值,或者第二电离层误差模型值和第一电离层误差模型值与第二电离层误差模型值的偏差分别修正各颗卫星的电离层误差,以得到当前时刻的PVT位置解。
[0113] 在一种实施例中,PVT位置解获取单元可以用于:
[0114] 采用当前时刻Tk下第i颗卫星的第一电离层误差模型值IonA(Tk)i进行当前时刻Tk下第i颗卫星的电离层误差改正,并通过公式(1)、公式(2)实时解算当前时刻Tk的PVT位置解Xpvt(Tk)。
[0115] 在一种实施例中,钟差获取单元可以用于:
[0116] 根据PVT位置解中的用户位置、第i颗卫星的第一电离层误差模型值IonA(Tk)i,通过公式(1)、公式(2)分别计算出当前时刻Tk下第i颗卫星的第一接收机钟差[0117] 对各颗卫星的第一接收机钟差 进行加权平均后得到当前时刻Tk下各频点的第一接收机钟差 将加权平均后得到的第一接收机钟差作为当前时刻下各频点的接收机钟差。
[0118] 在一种实施例中,PVT位置解获取单元具体用于:
[0119] 采用当前时刻下第i颗卫星的第二电离层误差模型值IonB(Tk)i进行当前时刻Tk下第i颗卫星的电离层误差改正,并通过公式(1)、公式(2)实时解算当前时刻Tk的PVT位置解Xpvt(Tk)。
[0120] 在一种实施例中,PVT位置解获取单元具体用于:
[0121] 采用当前时刻下第i颗卫星的经偏差ΔIonB‑A补偿第二电离层误差模型值IonB(Tki) 后的值进行当前时刻Tk下第i颗卫星的电离层误差改正,并通过公式(1)、公式(2)实时解算当前时刻Tk的PVT位置解Xpvt(Tk)。
[0122] 在一种示例性实例中,本申请授时服务提供装置,还可以包括:钟差获取单元,用于根据第一电离层误差模型值计算当前时刻各颗卫星的接收机钟差。
[0123] 处理单元,用于采用计算得到的接收机钟差值提供授时服务。
[0124] 在一种实施例中,钟差获取单元可以用于:
[0125] 根据PVT位置解中的用户位置、第i颗卫星的第一电离层误差模型值IonA(Tk)i、第ii颗卫星的第二电离层误差模型值IonB(Tk) ,通过公式(1)、公式(2)分别计算出当前时刻Tk下第i颗卫星的第一接收机钟差 及第二接收机钟差
[0126] 对各颗卫星的第一接收机钟差 第二接收机钟差 分别进行加权平均后得到当前时刻Tk下各频点的第一接收机钟差 和第一接收机钟差[0127] 计算并保存加权平均后的第一接收机钟差 及第二接收机钟差
的时钟偏差值Δdtr(B‑A);
[0128] 计算当前时刻Tk的加权平均后得到的第二接收机钟差 与时钟偏差值Δdtr(B‑A)的差值作为当前时刻Tk下当前时刻各频点的接收机钟差。
[0129] 本申请实施例提供的授时服务提供装置,在用户GNSS接收机位置、授时解算中,充分利用了各GNSS系统的实时广播电离层模型,保证了实时电离层误差改善最优,而且,无需增加额外的复杂运算量即为用户提供更高精度、更连续、更稳定的GNSS定位、授时服务,支持多系统GNSS卫星定位。
[0130] 更优选地,在电离层参数切换时根据切换前后两组参数计算模型误差导致的偏差,消除了不同参数及模型进行电离层误差改正时的位置、钟差跳变,有效地提高了位置、钟差的精度及可靠性。
[0131] 虽然本申请所揭露的实施方式如上,但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式,并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员,在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化,但本申请的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
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