基于多普勒观测值的北斗卫星轨道机动识别方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114895328A(43)申请公布日2022.08.12(21)申请号202210516229.5(22)申请日2022.05.12(71)申请人中国科学院国家授时中心地址710600陕西省西安市临潼区书院东路3号(72)发明人涂锐卢晓春张睿韩军强范丽红张鹏飞王思遥刘明玥张世旋李芳馨洪菊(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师赵兴华(51)Int.Cl.G01S19/20(2010.01)G01S19/25(2010.01)G01S19/52(2010.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称基于多普勒观测值的北斗卫星轨道机动识别方法及系统(57)摘要本发明涉及一种基于多普勒观测值的北斗卫星轨道机动识别方法及系统，涉及卫星领域，方法包括：实时获得测站上北斗系统的多普勒观测值和广播星历数据；建立多普勒测速的观测方程，并依据卫星高度角确定随机模型，获得观测方程线性化后对应的误差方程；根据误差方程和随机模型进行最小二乘参数估计获取三维速度值，以及三维速度值对应的观测值残差和观测值常数值矩阵；根据观测值残差计算观测值残差的标准差序列；将北斗卫星系统在无轨道机动条件下一天的标准差序列平均值的三倍作为经验阈值；依据经验阈值判断卫星轨道是否发生机动；若轨道发生机动，则将观测值常数值矩阵中最大值对应的卫星作为轨道机动卫星。本发明实现了轨道机动的准确识别。CN114895328ACN114895328A权利要求书1/2页1.一种基于多普勒观测值的北斗卫星轨道机动识别方法，其特征在于，包括：实时获得测站上北斗系统的多普勒观测值和广播星历数据；采用所述多普勒观测值，基于所述北斗卫星广播星历和所述测站的初始位置，建立多普勒测速的观测方程，并依据卫星高度角确定随机模型，获得所述观测方程线性化后对应的误差方程；根据所述误差方程和所述随机模型进行最小二乘参数估计，获取三维速度值，以及所述三维速度值对应的观测值残差和观测值常数值矩阵；根据所述观测值残差计算观测值残差的标准差序列；将北斗卫星系统在无轨道机动条件下一天的标准差序列平均值的三倍作为经验阈值；依据所述经验阈值判断卫星轨道是否发生机动；若卫星轨道发生机动，则将观测值常数值矩阵中最大值对应的卫星作为轨道机动卫星。2.根据权利要求1所述的基于多普勒观测值的北斗卫星轨道机动识别方法，其特征在于，所述观测方程表示为：其中，D表示多普勒观测值，λ表示对应频率的载波相位波长，符号·代表历元变化，表示卫星与测站之间伪距变化率，表示接收机的钟速，表示卫星的钟速，c表示光速，表示电离层的历元变化，表示对流层的历元变化，ε代表观测噪声；所述随机模型表示为：所述随机模型用于表示所述观测方程中观测噪声ε，其中，σi表示第i颗卫星多普勒观测2值中误差，θi表示第i颗卫星的高度角，σ表示多普勒观测值的先验方差，α是截止卫星高度角；所述随机模型对应的权阵列表示为：其中，Pi表示第i颗卫星的权重系数；所述误差方程表示为：其中，V为多普勒观测值残差矢量，A为未知参数的系数矩阵，为未知参数矢量，L为多普勒观测值扣除误差后的常数项矢量。3.根据权利要求2所述的基于多普勒观测值的北斗卫星轨道机动识别方法，其特征在于，所述卫星与测站之间伪距变化率表示为：2CN114895328A权利要求书2/2页[xsyszs]T表示卫星的三维速度，[xyz]T表示接收机的三维速度，[lsmsns]T表示卫星和接收机之间的单位方向余弦矩阵。4.根据权利要求1所述的基于多普勒观测值的北斗卫星轨道机动识别方法，其特征在于，依据所述经验阈值判断卫星轨道是否发生机动，具体包括：若当前历元计算出的观测值残差的标准差序列超出所述经验阈值，并且持续5分钟一直超出所述经验阈值，则判定为卫星轨道机动发生。5.根据权利要求1所述的基于多普勒观测值的北斗卫星轨道机动识别方法，其特征在于，所述采用所述多普勒观测值，基于所述北斗卫星广播星历和所述测站的初始位置，建立多普勒测速的观测方程，并依据卫星高度角确定随机模型，获得所述观测方程线性化后对应的误差方程，具体包括：基于所述广播星历数据对所述多普勒观测值进行预处理；对预处理后的多普勒观测值进行误差修正；采用误差修正后的所述多普勒观测值，基于所述北斗卫星广播星历和所述测站的初始位置，建立多普勒测速的观测方程，并依据卫星高度角确定随机模型，获得所述观测方程线性化后对应的误差方程。6.根据权利要求5所述的基于多普勒观测值的北斗卫星轨道机动识别方法，其特征在于，所述基于所述广播星历数据对所述多普勒观测值进行预处理，具体包括：将所述多普勒观测值中无卫星星历或观测值类型不完整的数据进行删除。7.根据权利要求5所述的基于多普勒观测值的北斗卫星轨道机动识