(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111537194.5 (22)申请日 2021.12.15 (71)申请人 中国地质大 学 （武汉） 地址 430000 湖北省武汉市洪山区鲁磨路 388号 (72)发明人 罗小敏　 (74)专利代理 机构 武汉知产时代知识产权代理 有限公司 42 238 代理人 吴晓茜 (51)Int.Cl. G01S 19/37(2010.01) G01S 19/29(2010.01) G01S 19/23(2010.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 顾及闪烁指数的GNSS精密定位随机模型建 模方法和系统 (57)摘要 本发明提供了一种顾及闪烁指数的GNSS精 密定位随机模型建模方法和系统， 建模方法包 括： 收集全球不同纬度地区的GNSS跟踪站卫星观 测数据； 基于非差非组合 GNSS精密单点定位技术 提取不同频率的GNSS伪距与载波相位观测值的 残差； 构建基于测地型GNSS接收机 数据的电离层 闪烁指数； 利用多项式拟合方法确定电离层闪烁 指数与GNSS伪距和载波相位观测值残差之间的 关系， 从而建立GNSS精密定位随机模型； 利用全 球不同纬度地区的GNSS跟踪站卫星观测数据以 及车载GNSS动态数据验证GNSS精密定位随机模 型的有效性。 本发明方法提高了电离层闪烁环境 下GNSS精密定位 服务的可用性。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114217332 A 2022.03.22 CN 114217332 A 1.一种顾及闪烁指数的GNSS精密定位随机模型建模方法， 其特征在于， 所述建模方法 包括： 收集全球不同纬度地区的GNS S跟踪站卫星观测数据； 基于非差非组合GNSS精密单点定位技术提取不同频率的GNSS伪距与载波相位观测值 的残差； 构建基于测地型GNS S接收机数据的电离层闪烁指数； 利用多项式拟合方法确定所述电离层闪烁指数与所述GNSS伪距和载波相位观测值残 差之间的关系， 并建立GNS S精密定位随机模型； 利用全球不同纬度地区的GNSS跟踪站卫星观测数据以及车载GNSS动态数据验证所述 GNSS精密定位随机模型的有效性。 2.如权利要求1所述的一种顾及闪烁指数的GNSS精密定位随机模型建模方法， 其特征 在于， 基于非差非组合GNSS精密单点定位技术提取不同频率的GNSS伪距与载波相位观测值 的残差的具体步骤 包括： 获取精密卫星轨道与卫星钟差数据； 将所述精密卫星轨道与卫星钟差数据作为起算数据， 进行非差非组合精密单点定位解 算， 观测方程 为： 其中， r、 s、 f分别为GNSS接收机、 卫星、 观测值频率标识， 分别为GNSS伪距与 载波相位观测值， 为卫星与测站间 的几何距离， c为真空中的光速， dtr、 dts分别指接收机 钟差和卫星钟差， dtrop是对流层延 迟误差， dion， f是第f个频率上的电离层延 迟误差， br， f(P)、 分别为接收机端和卫星端的伪距硬件延迟偏差， br， f(Φ)、 分别为接收机端和 卫星端的相位硬件延迟偏差， λf为卫星信号f频率的波长， 为载波相位观测值的整周模 糊度参数， 为初始相位偏差， εP、 εΦ分别表示伪距和相位观测噪声； 基于解算后精确的GNSS跟踪站坐标， 利用动态精密单点定位模式解算不同频率GNSS伪 距和载波相位观测值的残差， 残差公式为： 其中， 分别表示伪距与载波相位观测值的残差 。 3.如权利要求1所述的一种顾及闪烁指数的GNSS精密定位随机模型建模方法， 其特征 在于， 构建基于测地型GNS S接收机数据的电离层闪烁指数包括 步骤： 提取不同纬度地区GNSS跟踪站的载波 噪声密度C/N0数据， 其中C表示载波功率， N0表示 噪声功率谱密度； 将载波噪声密度C /N0转换为信号噪声密度S/N0， 其中S表示信号功率， 转换公式为： 利用所述信号噪声密度S/N0计算去趋势后的信号强度SIdetrended， 计算公式为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114217332 A 2其中， k表示当前历元， n表示一段时间内总的历元数， 与GNSS观测值采样率有关， 当 GNSS采样率为1Hz时， n取值 为60； 利用去趋势后的信号强度SIdetrended构建电离层闪烁指数S4c， 电离层闪烁指数构建公式 为： 4.如权利要求1所述的一种顾及闪烁指数的GNSS精密定位随机模型建模方法， 其特征 在于， 利用数值分析方法确定所述电离层闪烁指数与所述GNSS伪距与载波相位观测值残差 之间的关系， 并建立GNS S精密定位随机模型， 包括 步骤： 利用电离闪烁指数S4c表征电离层闪烁强度， 分析在不同闪烁强度下GNSS伪距和载波相 位观测值的残差特性； 利用多项式拟合方法确定闪烁指数与GNSS伪距、 载波相位观测值噪声之间的相关关 系， 拟合公式为： 其中， 在电离层平静环境下(S4c≤0.2)观测值噪声的方差σ利用高度角随机模型确定； 在闪烁环境下(S4c＞0.2)观测值噪声的方差σ 利用多项式拟合函数进行确定， 其中a、 b、 c分 别为拟合系数。 5.一种顾及闪烁指数的GNSS精密定位随机模型建模系 统， 其特征在于， 所述GNSS精密 定位随机模型建模系统运行时用于实现如权利要求1 ‑4任一所述的一种顾及闪烁指数的 GNSS精密定位随机模型建模方法， 所述GNS S精密定位随机模型建模系统包括： 数据采集模块， 用于收集全球不同纬度地区的GNSS跟踪站卫星观测数据与车载GNSS动 态数据； 残差提取模块， 用于基于非差非组合GNSS精密 单点定位技术提取不同频率的GNSS伪距 与载波相位观测值的残差； 闪烁指数构建模块， 用于构建基于测地型GNS S接收机数据的电离层闪烁指数； 数据分析和建模模块， 用于基于数值分析方法确定所述电离层闪烁指数与所述GNSS伪 距和载波相位观测值残差之间的关系， 并建立GNS S精密定位随机模型； 验证模块， 用于利用全球不同纬度地区的GNSS跟踪站卫星观测数据以及车载GNSS动态 数据验证所述GNS S精密定位随机模型的有效性。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114217332 A 3