本发明涉及导航定位以及电离层建模，具体涉及一种估计gnss卫星dcb和顶部电离层的方法。
背景技术：
1、当前，dcb(differential code bias，差分码偏差)的估计和电离层建模主要依赖地面测站观测数据。主要技术手段有两种：第一种，电离层tec(total electron content，电子总含量)建模同时估计dcb。由于dcb与电离层的高耦合性，在全球、区域或单站电离层tec建模的同时进行dcb参数估计，通常视gnss(global navigation satellite system，全球导航卫星系统)卫星和地面接收机的dcb参数单天为一个常数。其中，电离层建模模型主要有多项式函数模型、广义三角级函数模型、球谐函数模型、球冠谐函数模型等。此方法依赖全球测站均匀分布，但会伴随数据庞大，解算耗时的问题，而区域和单站建模的精度明显不如全球建模。第二种，外部产品改正tec后估计dcb。通过引入外部高精度产品消除tec的影响，例如全球电离层格网图。然后通过伪距建立法方程解算gnss卫星和地面测站接收机的dcb。该方法依赖于外部产品本身的精度。
2、随着高精度导航定位技术的发展，基于地面测站的gnss卫星dcb估计和电离层建模方法已日趋成熟。但基于全球电离层建模同时估计gnss卫星dcb的方法依赖大量地面测站观测数据。一方面地面测站分布不均匀，如海洋区域的观测值缺失，在对应上空低轨区域获取该电离层参数时，精度无法得到保证，对应用电离层延迟处理的定轨定位带来较大影响。同时，利用地面站方式评估dcb参数时，相比低轨卫星场景，dcb估计精度受电离层影响更活跃，势必会影响估计的精度。另一方面大量地面测站数据会造成方程数量巨大，计算耗时长等问题。通过引入外部电离层产品改正电离层tec估计gnss卫星dcb的方法依赖外部产品的精度，若外部产品精度在某区域较低，会存在不同地理位置的测站估计精度有差异的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种估计gnss卫星dcb和顶部电离层的方法，解决了现有技术中存在的技术问题。
2、本发明通过下述技术方案实现：
3、一种估计gnss卫星dcb和顶部电离层的方法，包括：
4、获取低轨卫星星载gnss接收机对应的伪距观测值以及载波相位观测值，并对伪距观测值以及载波相位观测值进行数据预处理，得到预处理之后的伪距观测值以及载波相位观测值；
5、对预处理之后的伪距观测值以及载波相位观测值进行无几何组合，得到组合后的伪距观测值以及载波相位观测值；
6、以组合后的伪距观测值以及载波相位观测值为基础，进行误差校正、噪声消除以及载波相位平滑伪距，确定载波相位平滑伪距后的观测值与顶部电离层之间的关系式；
7、采用电离层球谐函数构建vtec模型，并根据载波相位平滑伪距后的观测值与顶部电离层之间的关系式以及vtec模型，构建dcb综合求解模型；
8、对dcb综合求解模型进行解算，得到gnss卫星dcb求解结果以及电离层球谐函数参数求解结果。
9、在一种可能的实施方式中，获取低轨卫星星载gnss接收机对应的伪距观测值以及载波相位观测值为：
10、
11、其中，表示伪距观测值，表示载波相位观测值，s表示gnss卫星，r表示低轨卫星星载gnss接收机，i表示频点，表示gnss卫星与低轨卫星星载gnss接收机之间的几何距离，fi表示i频点对应的频率，表示倾斜电离层延迟量，c表示真空中的光速，dtr表示低轨卫星星载gnss接收机的钟差，dts表示gnss卫星的钟差，br,i表示低轨卫星星载gnss接收机的硬件延迟，bs,i表示gnss卫星的硬件延迟，mpr,i表示伪距的多路径误差，表示载波相位浮点模糊度，表示相位缠绕误差，ε表示伪距观测噪声，ξ表示载波相位观测噪声。
12、在一种可能的实施方式中，对伪距观测值以及载波相位观测值进行数据预处理，得到预处理之后的伪距观测值以及载波相位观测值，包括：针对伪距观测值以及载波相位观测值，进行粗差识别、周跳探测以及周跳修复，得到预处理之后的伪距观测值以及载波相位观测值。
13、在一种可能的实施方式中，对预处理之后的伪距观测值以及载波相位观测值进行无几何组合，得到组合后的伪距观测值以及载波相位观测值为：
14、
15、其中，表示无几何组合后的伪距观测值，表示无几何组合后的载波相位观测值，表示数据预处理后i频点的伪距观测值，表示数据预处理后i频点的载波相位观测值，表示数据预处理后j频点的伪距观测值，表示数据预处理后j频点的载波相位观测值，表示stec的组合系数，fj表示i频点的频率，dcbr表示低轨卫星星载gnss接收机的dcb，dcbs表示gnss卫星的dcb，δmpr,ij表示组合后的伪距多路径误差，stec表示倾斜电离层延迟量，表示组合后的相位浮点模糊度，δφr,ij表示组合后的相位缠绕误差，δε表示组合后的伪距观测噪声，δξ表示组合后的载波相位观测噪声。
16、在一种可能的实施方式中，以组合后的伪距观测值以及载波相位观测值为基础，进行误差校正、噪声消除以及载波相位平滑伪距，确定载波相位平滑伪距后的观测值与顶部电离层之间的关系式，包括：
17、以组合后的伪距观测值以及载波相位观测值为基础，在改正伪距多路径和相位缠绕误差后，得到：
18、
19、其中，lsm表示经过多路径和相位缠绕改正的伪距及载波相位组合观测值。
20、在一个未发生周跳的连续弧段内，对观测噪声进行消除，得到：
21、
22、其中，n表示一个连续弧段内的历元个数，表示lsm在一个连续弧段内的平均值。
23、根据以及进行载波相位平滑伪距，得到载波相位平滑伪距后的观测值与顶部电离层之间的关系式为：
24、
25、其中，p4,sm表示载波相位平滑伪距后的观测值，stec表示倾斜电离层延迟量。
26、在一种可能的实施方式中，采用电离层球谐函数构建vtec模型为：
27、
28、其中，表示vtec模型，表示n度m阶的勒让德函数；β表示电离层穿刺点的地磁纬度，表示电离层穿刺点的日固经度，nmax表示球谐函数的最大度数，anm表示球谐函数模型的第一待估参数，bnm表示球谐函数模型的第二待估参数。
29、在一种可能的实施方式中，根据载波相位平滑伪距后的观测值与顶部电离层之间的关系式以及vtec模型，构建dcb综合求解模型，包括：
30、构建适用于低轨星载接收机环境的投影函数mf(z)；
31、根据vtec模型、投影函数mf(z)以及载波相位平滑伪距后的观测值与顶部电离层之间的关系式，构建dcb综合求解模型。
32、在一种可能的实施方式中，构建适用于低轨星载接收机环境的投影函数mf(z)为：
33、
34、其中，hion表示电离层有效高度，rearth表示地球半径，hleo表示低轨卫星轨道高度，z表示低轨星载接收机至gnss卫星的仰角。
35、在一种可能的实施方式中，根据vtec模型、投影函数mf(z)以及载波相位平滑伪距后的观测值与顶部电离层之间的关系式，构建dcb综合求解模型，包括：
36、根据载波相位平滑伪距后的观测值与顶部电离层之间的关系式，确定stec函数表达式；
37、根据vtec模型、投影函数mf(z)以及stec函数表达式，确定dcb综合求解模型为：
38、stec＝mf(z)·vtec
39、对dcb综合求解模型整理得到：
40、
41、其中，针对各gnss卫星系统，dcbs对应的约束条件为：和和分别表示gps、galileo和bds卫星系统中第k个卫星的dcb，kgmax、kemax和kcmax分别表示gps、galileo和bds卫星系统中卫星数。
42、在一种可能的实施方式中，对dcb综合求解模型进行解算，得到gnss卫星dcb求解结果以及电离层球谐函数参数求解结果，包括：
43、采用最小二乘法对dcb综合求解模型进行解算，确定gnss卫星dcb求解结果以及电离层球谐函数参数求解结果为：
44、x＝(dcbgps,s,dcbgal,s,dcbbds,s,dcbgsp,r,dcbgal,r,dcbbds,r,anm,bnm)t
45、其中，x表示求解结果，dcbgps,s表示gps卫星dcb，dcbgal,s表示galileo卫星dcb，dcbbds,s表示bds卫星dcb，dcbgsp,r表示低轨卫星星载gnss接收机对应的gps信号dcb，dcbgal,r表示低轨卫星星载gnss接收机对应的galileo信号dcb，dcbbds,r表示低轨卫星星载gnss接收机对应的bds信号dcb，anm表示球谐函数模型的第一待估参数，bnm表示球谐函数模型的第二待估参数，t表示转置。
46、本发明的有益效果为：
47、(1)本发明提供的一种估计gnss卫星dcb和顶部电离层的方法，基于低轨卫星星载接收机数据估计gnss卫星dcb和顶部电离层，由于低轨卫星轨道高度低、运行速度快，可将其视为“天基移动站”，解决地面测站分布不均匀，特别是在海洋区域观测数据少甚至没有，进一步弥补海洋区域电离层建模精度低等问题。
48、(2)地面测站观测数据量大且分布不均匀，利用低轨卫星星载接收机数据可做到较少的数据量即可达到地面测站估计的精度，进一步加快估计参数的速度。
49、(3)低轨卫星轨道高度约为500～1500km，处于顶部电离层环境，其电子密度小，基于低轨卫星星载接收机数据估计dcb所受到的电离层扰动更小，估计精度更高。不同轨道高度提供的数据进行分层建模，为探究顶部电离层提供条件。
1.一种估计gnss卫星dcb和顶部电离层的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的估计gnss卫星dcb和顶部电离层的方法，其特征在于，获取低轨卫星星载gnss接收机对应的伪距观测值以及载波相位观测值为：
3.根据权利要求2所述的估计gnss卫星dcb和顶部电离层的方法，其特征在于，对伪距观测值以及载波相位观测值进行数据预处理，得到预处理之后的伪距观测值以及载波相位观测值，包括：针对伪距观测值以及载波相位观测值，进行粗差识别、周跳探测以及周跳修复，得到预处理之后的伪距观测值以及载波相位观测值。
4.根据权利要求2或3所述的估计gnss卫星dcb和顶部电离层的方法，其特征在于，对预处理之后的伪距观测值以及载波相位观测值进行无几何组合，得到组合后的伪距观测值以及载波相位观测值为：
5.根据权利要求4所述的估计gnss卫星dcb和顶部电离层的方法，其特征在于，以组合后的伪距观测值以及载波相位观测值为基础，进行误差校正、噪声消除以及载波相位平滑伪距，确定载波相位平滑伪距后的观测值与顶部电离层之间的关系式，包括：
6.根据权利要求5所述的估计gnss卫星dcb和顶部电离层的方法，其特征在于，采用电离层球谐函数构建vtec模型为：
7.根据权利要求6所述的估计gnss卫星dcb和顶部电离层的方法，其特征在于，根据载波相位平滑伪距后的观测值与顶部电离层之间的关系式以及vtec模型，构建dcb综合求解模型，包括：
8.根据权利要求6所述的估计gnss卫星dcb和顶部电离层的方法，其特征在于，构建适用于低轨星载接收机环境的投影函数mf(z)为：
9.根据权利要求8所述的估计gnss卫星dcb和顶部电离层的方法，其特征在于，根据vtec模型、投影函数mf(z)以及载波相位平滑伪距后的观测值与顶部电离层之间的关系式，构建dcb综合求解模型，包括：
10.根据权利要求9所述的估计gnss卫星dcb和顶部电离层的方法，其特征在于，对dcb综合求解模型进行解算，得到gnss卫星dcb求解结果以及电离层球谐函数参数求解结果，包括：
