北斗三号卫星导航信号接收机端伪距偏差建模与验证
2021-04-28毛飞宇龚晓鹏辜声峰王琛琛楼益栋
毛飞宇,龚晓鹏,辜声峰,王琛琛,楼益栋
1. 武汉大学卫星导航定位技术研究中心,湖北 武汉 430079; 2. 北方信息控制研究院集团有限公司,江苏 南京 211153
北斗三号全球导航卫星系统(BDS-3)由中国自主建设运行,是北斗系统建设三步走中的最后一个阶段,于2020年7月31日宣布正式开通,包括24颗中圆地球轨道(MEO)卫星,3颗地球同步轨道(GEO)卫星和3颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星[1-3]。与北斗二号相比,BDS-3不仅向下兼容B1I和B3I信号,还增加了B1C、B2a、B2b和B2(B2a+B2b)这4个新信号[4-5]。
为了简化GNSS数据处理,通常认为硬件延迟较为稳定,且对于码分多址(CDMA)的导航卫星系统,硬件延迟为卫星端和接收机端硬件延迟之和,其中卫星端对所有接收机相同,而接收机端则对同一系统内所有卫星相同[6]。但是相关研究表明,上述硬件延迟处理方法忽略了硬件延迟时空变化以及与接收机类型相关的偏差。
一方面,在北斗二号卫星中发现了由卫星星内多路径引起的与高度角相关的群延迟变化,其幅度可以超过1 m[7-8]。针对这一问题,文献[9—11]相继提出几种不断优化的改正模型,经验证,模型改正可以显著提升宽巷小数周偏差(FCB)解算精度[12]。文献[13]对新一代BDS-3信号进行了初步评估,结果表明,所有信号均不存在与高度角相关的群延迟变化问题。另一方面,接收机的不同硬件配置(例如相关器间隔、前端带宽等)会使GNSS信号在码元对齐时引入偏差,进而导致不同类型接收机、不同卫星的伪距观测值产生系统性偏差(即伪距偏差)[14-18]。该偏差无法被卫星钟差或接收机钟差吸收,会影响基于混合类型接收机网的GNSS精密数据处理,如卫星差分码偏差(DCB)估计[19]、卫星钟差估计[20]、模糊度固定和精密定位等[21-22]。……
