本發明涉及地球觀測與導航技術領域，尤其涉及一種船載GNSS輔助北斗導航衛星定軌方法。

背景技術：
我國北斗衛星導航系統(BeiDouNavigationSatelliteSystem，簡稱“BDS”)，由空間端、地面端和用戶端組成。目前，已經發射22顆衛星，在軌正常運行、穩定傳輸數據及提供服務的有14顆星，其采用地球靜止軌道(GeostationaryEarthOrbit,GEO)、傾斜地球同步軌道(InclinedGeosynchronousSatelliteOrbit,IGSO)及(MediumEarthOrbit,MEO)混合星座設計，滿足亞太地區定位導航服務的同時，已向全球組網開始邁進。目前，全球兼容BDS的跟蹤站分布現狀為：①中國及歐洲區域分布較為密集，其他區域分布較為稀疏，陸地上BDS跟蹤站分布不均勻；②跟蹤站大多布設在地形穩定的地面，各海洋區域分布甚少，地球僅29％為陸地，其他為海洋，也就是說，全球理論能跟蹤到BDS的71％的區域中沒有跟蹤站存在。因此，由于地球實際環境及其他因素影響，全球兼容BDS的跟蹤站分布極其不均勻，定軌構型較差，影響了BDS精密定軌精度。歐吉坤等人提出鏡面投影法，將軌道面作為對稱面(鏡面)，將原始觀測站投影生成虛擬觀測站，采用原始觀測值和虛擬觀測值聯合定軌；其他學者也先后提出了定軌中跟蹤站的選取方法，提高定軌的精度等。但這些方法僅是針對數據處理過程，本質都是基于地面上現有的BDS跟蹤站數據，沒有充分利用地球71％的海域，由于跟蹤站定軌構型較差，勢必引起BDS軌道的系統誤差，嚴重影響了BDS用戶的使用。

技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種船載GNSS輔助北斗導航衛星定軌方法，從而解決現有技術中存在的前述問題。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種船載GNSS輔助北斗導航衛星定軌方法，包括如下步驟：S1，獲取船載和陸地GNSS原始數據；所述船載和陸地GNSS原始數據至少兼容BDS和GPS雙系統，包括GNSS衛星導航星歷和原始觀測數據；所述原始觀測數據包括兩個頻率的偽距觀測值和載波相位觀測值；S2，利用S1中獲取到的船載GPS原始數據，基于卡爾曼濾波進行船載GNSS事后逐歷元動態定位，得到船載GNSS跟蹤站的動態定位結果及精度；S3，通過地面站坐標的強約束和船載GNSS坐標適當約束，解算BDS衛星端UPD及船載接收機UPD，并確定船載北斗模糊度；S4，基于S3中確定的所述北斗模糊度，利用S1船載GNSS原始數據中載波相位信息，對船載BDS偽距原始數據進行精化，獲取精化后的船載BDS偽距值；S5，利用S2中獲取的所述船載GNSS跟蹤站的動態定位結果和S4中獲取的所述精化的船載BDS偽距值，輔助BDS地面跟蹤站，確定BDS精密軌道。優選地，S2中，所述基于卡爾曼濾波進行船載GNSS事后逐歷元動態定位，采用如下公式進行實施：X(k)＝φ(k,k-1)X(k-1)+Γ(k/k-1)w(k-1)，Z(k)＝H(k)X(k)+v(k)，其中：X(k)為所要進行估計的狀態值(即船載坐標GNSS站坐標)，為狀態轉移矩陣，Γ(k/k-1)為系統噪聲驅動矩陣，w(k)為狀態噪聲，H(k)為GPS測量系數陣，Z(k)為GPS實際測量值，v(k)為測量噪聲。優選地，S3，包括如下步驟：S301，采用如下方法解算BDS衛星端寬巷UPD：通過以下公式形成非差M-W組合觀測方程：Bw＝Bmw＝NL1-NL2(3.2)實數寬巷模糊度可以表示為：Bw＝Nw+bw-bw(3.3)其中，Lmw指寬巷組合觀測值，f1,f2指北斗衛星兩個頻點的頻率，L1，L2指兩個頻率載波相位觀測值，p1,p2指北斗衛星兩個頻點的偽距觀測值，ρ指衛星位置到接收機的距離，c指真空中的光速，dtr為接收機鐘差，T為對流層延遲影響，εmw為M-W組合觀測值噪聲，λmw指M-W組合觀測值的波長，Bw指實數寬巷模糊度，Bmw指實數M-W組合模糊度，NL1，NL2指兩個頻率實數模糊度，εmw指寬巷組合的觀測噪聲，bw，bw分別指接收機端和衛星端的寬巷UPD，Nw指非差整數寬巷模糊度；選取陸地若干已知站坐標的GNSS參考站，對站坐標強約束，利用式3.1解算參考站的BDS實數非差寬巷模糊度Bmw。設某一測站接收機端寬巷UPD為0，利用式3.3，采用最小二乘方法，得到每顆北斗衛星端和接收機端的寬巷UPD；S302，采用如下方法確定BDS衛星端窄巷模糊度：通過以下公式形成非差無電離層組合觀測方程：實數無電離層組合模糊度可以表示為：其中，Lc為無電離層組合觀測值，λc為無電離層組合觀測值波長，εc為無電離層組合觀測值噪聲，Bc為無電離層組合實數模糊度，Bn為實數窄巷模糊度；采用301所述陸地GNSS參考站，對站坐標強約束，利用式3.4解算陸地GNSS站的BDS實數無電離層組合模糊度；將301中計算得到的BDS實數非差寬巷模糊度代入式3.5，得到實數非差窄巷模糊度Bn；實數非差窄巷模糊度可以表示為：Bn＝Nn+bn-bn(3.6)其中，bn，bn分別指接收機端和衛星端的窄巷UPD；設某一測站接收機端窄巷UPD為0，利用式3.6，采用最小二乘方法，得到每顆北斗衛星端和接收機端的窄巷UPD；S303，采用如下方法解算船載BDS模糊度解算：實數窄巷模糊度為：Bn＝NL1+NL2(3.7)根據所述船載GNSS跟蹤站動態定位結果及精度，給予約束，采用式3.4解算船載BDS實數無電離層組合模糊度，采用式3.1計算船載BDS實數寬巷模糊度；利用所述北斗衛星端寬巷UPD，根據式bw1＝Bw-bw，將bw1小數部分取均值，得到船載BDS接收機寬巷UPD；利用所述北斗衛星端寬巷UPD，根據式3.3，得到船載BDS寬巷整數模糊度；根據式3.5，采用所述船載BDS實數無電離層組合模糊度和船載BDS實數寬巷模糊度，計算船載BDS實數窄巷模糊度；利用所述北斗衛星端窄巷UPD，根據式bn1＝Bn-bn，將bn1小數部分取均值，得到船載BDS窄巷UPD；利用所述衛星端窄巷UPD，根據式3.6，得到船載BDS窄巷整數模糊度；聯合式3.2和3.7，解算得到船載BDS兩個頻率上的整數模糊度。優選地，S4，包括如下步驟：S401，通過下式，所述船載BDS原始觀測數據中載波相位值可以表示為：L1＝N1+LL1，L2＝N2+LL2其中，N1，N2指所述兩個頻率的整數模糊度，LL1，LL2為載波相位實際值；S402，通過下式，將所述船載BDS原始觀測數據中載波相位觀測值轉為所述船載BDS偽距觀測值：lp1＝LL1×λ1，lp2＝LL2×λ2其中，lp1,lp2為北斗兩個頻率精化后的所述船載BDS偽距觀測值。優選地，S5，包括如下步驟：S501，采用如下方法生成BDS初始軌道及鐘差：根據北斗導航星歷，提取軌道根數及鐘差參數，生成北斗初始軌道及鐘差；S502，采用如下方法建立測站約束信息：采用船載GNSS輔助地面跟蹤站數據定軌，根據陸地跟蹤站坐標精度進行站坐標的約束，采用緊約束方式，一般為毫米級；根據船載GNSS動態定位精度進行動態站坐標的約束，采用松約束方式，一般為厘米級；S503，精密定軌：根據所述精化后船載BDS偽距觀測值，輔助地面跟蹤站，進行BDS精密軌道的確定，生成最終BDS軌道。本發明的有益效果是：本發明實施例提供的一種船載GNSS輔助北斗導航衛星定軌方法，通過研究高精度的船載GNSS跟蹤站逐歷元動態定位、船載GNSS北斗衛星模糊度的確定、船載GNSS輔助北斗衛星定軌等關鍵技術，充分利用船載(如各大洋中貨船、游輪等)GNSS數據，優化了BDS定軌中跟蹤站構型，輔助北斗衛星軌道精確確定，削弱了BDS軌道的系統誤差，提高了定軌精度。與現有技術中，采用BDS精密定軌技術方法，僅利用了地面跟蹤站觀測數據，其定軌構型較差，精度難以提高，嚴重影響科研工作者及普通用戶的使用，本發明實施例提供的一種船載GNSS輔助北斗導航衛星定軌方法，利用船載GNSS數據輔助地面跟蹤站進行BDS精密定軌。由于貨輪等船載設備航線遍布海洋，極大的豐富并改善了BDS精密定軌構型，削弱了BDS精密軌道的系統誤差；由于游輪航線較多，其動態位置填補了跟蹤站空白區域，為BDS精密定軌提供了更豐富的原始數據，同時提高了BDS精密軌道的精度，為用戶提供了更為精確的軌道產品；船載GNSS接收機接收BDS的同時，還接收GPS等其他導航衛星數據，因此，可應用到其他衛星導航系統軌道確定，對于多系統聯合定軌具有重要的意義。附圖說明圖1是船載GNSS輔助北斗導航衛星定軌方法流程示意圖；圖2是船載數據輔助地面跟蹤站的BDS精密定軌流程示意圖。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。為了優化BDS定軌中跟蹤站構型，削弱BDS軌道的系統誤差，提高定軌精度。充分利用船載(如各大洋中貨船、游輪等)GNSS數據，輔助北斗導航衛星軌道精確確定，需要經過高精度的船載GNSS跟蹤站逐歷元動態定位、船載GNSS北斗導航衛星模糊度的確定、船載GNSS輔助北斗導航衛星定軌等流程。如圖1所示，本發明實施例提供了一種船載GNSS輔助北斗導航衛星定軌方法，包括如下步驟：S1，獲取船載和陸地GNSS原始數據；所述船載和陸地GNSS原始數據至少兼容BDS和GPS雙系統，包括GNSS衛星導航星歷和原始觀測數據；所述原始觀測數據包括兩個頻率的偽距觀測值和載波相位觀測值；S2，利用S1中獲取到的船載GPS原始數據，基于卡爾曼濾波進行船載GNSS事后逐歷元動態定位，得到船載GNSS跟蹤站的動態定位結果及精度；S3，通過地面站坐標的強約束和船載GNSS坐標適當約束，解算BDS衛星端UPD及船載接收機UPD，并確定船載北斗模糊度；S4，基于S3中確定的所述北斗模糊度，利用S1船載GNSS原始數據中載波相位信息，對船載BDS偽距原始數據進行精化，獲取精化后的船載BDS偽距值；S5，利用S2中獲取的所述船載GNSS跟蹤站的動態定位結果和S4中獲取的所述精化的船載BDS偽距值，輔助BDS地面跟蹤站，確定BDS精密軌道。其中，全球衛星導航系統(GlobalNavigationSatelliteSystems，簡稱“GNSS”)。本發明實施例提供的一種船載GNSS輔助北斗導航衛星定軌方法，通過研究高精度的船載GNSS跟蹤站逐歷元動態定位、船載GNSS北斗衛星模糊度的確定、船載GNSS輔助北斗衛星定軌等關鍵技術，充分利用船載(如各大洋中貨船、游輪等)GNSS數據，優化了BDS定軌中跟蹤站構型，輔助北斗導航衛星軌道精確確定，削弱了BDS軌道的系統誤差，提高了定軌精度。與現有技術中，采用BDS精密定軌技術方法，僅利用了地面跟蹤站觀測數據，其定軌構型較差，精度難以提高，嚴重影響科研工作者及普通用戶的使用，本發明實施例提供的一種船載GNSS輔助北斗衛星定軌方法，利用船載GNSS數據輔助地面跟蹤站進行BDS精密定軌。由于貨輪等船載設備航線遍布海洋，極大的豐富并改善了BDS精密定軌構型，削弱了BDS精密軌道的系統誤差；由于游輪航線較多，其動態位置填補了跟蹤站空白區域，為BDS精密定軌提供了更豐富的原始數據，同時提高了BDS精密軌道的精度，為用戶提供了更為精確的軌道產品；船載GNSS接收機接收BDS的同時，還接收GPS等其他導航衛星數據。因此，可應用到其他衛星導航系統軌道確定，對于多系統聯合定軌具有重要的意義。S2中，所述基于卡爾曼濾波進行船載GNSS事后逐歷元動態定位，采用如下公式進行實施：X(k)＝φ(k,k-1)X(k-1)+Γ(k/k-1)w(k-1)，Z(k)＝H(k)X(k)+v(k)，其中：X(k)為所要進行估計的狀態值(即船載坐標GNSS站坐標)，為狀態轉移矩陣，Γ(k/k-1)為系統噪聲驅動矩陣，w(k)為狀態噪聲，H(k)為GPS測量系數陣，Z(k)為GPS實際測量值，v(k)為測量噪聲。S3，包括如下步驟：S301，采用如下方法解算BDS衛星端寬巷UPD：通過以下公式形成非差M-W組合觀測方程：Bw＝Bmw＝NL1-NL2(3.2)實數寬巷模糊度可以表示為：Bw＝Nw+bw-bw(3.3)其中，Lmw指寬巷組合觀測值，f1,f2指北斗衛星兩個頻點的頻率，L1，L2指兩個頻率載波相位觀測值，p1,p2指北斗衛星兩個頻點的偽距觀測值，ρ指衛星位置到接收機的距離，c指真空中的光速，dtr為接收機鐘差，T為對流層延遲影響，εmw為M-W組合觀測值噪聲，λmw指M-W組合觀測值的波長，Bw指實數寬巷...