一種gps雙頻非差周跳探測與修復(fù)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）雙頻非差周跳探測與修復(fù)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，周跳探測與修復(fù)是GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)預(yù)處理階 段的關(guān)鍵問題，對數(shù)據(jù)網(wǎng)平差中的參數(shù)估計和計算效率有著顯著影響，決定了GPS高精度 定位定軌的效果。
[0003] 同時，在GPS精密單點定位（PPP，PrecisePointPositioning)技術(shù)的研宄和應(yīng) 用越來越廣泛的情況下，非差相位算法也越來越重要。但因非差相位算法不能利用差分法 消除相關(guān)誤差，所以，與差分模式相比較，非差模式下對GPS數(shù)據(jù)的周跳探測與修復(fù)更為困 難。
[0004]目前，常用的非差觀測值周跳探測方法主要有高次差法、多項式擬合法、電離層殘 差法、TurboEdit方法、卡爾曼濾波法及小波變換法等。其中，TurboEdit算法的探測精度高 且易于實現(xiàn)，然而TurboEdit方法中的兩個組合觀測值都采用了雙頻偽距觀測值，雖然觀 測值采用的是P碼觀測值，但相對于高精度定位要求，誤差仍然偏高，且無法探測并修復(fù)小 于2周以內(nèi)的周跳。
[0005] 幾何無關(guān)（GF，Geometry-Free)組合采用了多項式擬合偽距觀測值，但該組合引 入了人為誤差，降低了小周跳修復(fù)能力。
[0006] 為了進(jìn)一步提高定位精度，滿足GPS導(dǎo)航高精度定位的需求，迫切需要一種高效 的周跳探測與修復(fù)方法，能夠探測并修復(fù)小周跳、大周跳、特殊周跳和連續(xù)周跳，為數(shù)據(jù)后 續(xù)高效處理打下堅定的基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種GPS雙頻非差周跳探測與修復(fù)方法 及裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中因未考慮GPS衛(wèi)星高度角因素、多項式擬合誤差導(dǎo)致的低高 度角周跳誤探率高、難以探測與準(zhǔn)確修復(fù)小周跳的技術(shù)問題。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0009] 一、一種GPS雙頻非差周跳探測方法，包括：
[0010] 步驟1，讀取GPS觀測值，根據(jù)GPS觀測值生成第一檢測量和第二檢測量，第一檢測 量為MW組合檢測量，第二檢測量為GF組合檢測量；
[0011] 步驟2,利用自適應(yīng)滑動窗口模型對第一檢測量進(jìn)行平滑，對平滑后的第一檢測量 進(jìn)行周跳探測，獲取第一探測結(jié)果；
[0012] 步驟3,利用歷元求差法對第二檢測量求差生成第三檢測量，對第三檢測量進(jìn)行周 跳探測，獲取第二探測結(jié)果；所述的第三檢測量包括當(dāng)前歷元和上一歷元的第二檢測量之 差以及當(dāng)前歷元和下一歷元的第二檢測量之差；
[0013] 步驟4,分析第一探測結(jié)果及第二探測結(jié)果，解算周跳歷元處的第一檢測量及第三 檢測量獲得第一周跳值和第二周跳值，即第一頻段和第二頻段的周跳值。
[0014] 步驟2中所述的利用自適應(yīng)滑動窗口模型對第一檢測量進(jìn)行平滑，具體為：
[0015] 歷元初始階段，即衛(wèi)星高度角不大于30度、且歷元值不大于最大窗口長度時，利 用兄1對第一檢測量進(jìn)行平滑，該階段窗口長度sm=int(i);
[0016] 歷元中期階段，即衛(wèi)星高度角大于30度時，利用兄=￡W對第一檢測量進(jìn)行平 滑，該階段窗 口長度sm=int[min(N/10, 30)];
[0017] 歷元后期階段，即衛(wèi)星高度角不大于30度、且歷元值大于最大窗口長度時，利用 疋=￡W對第一檢測量進(jìn)行平滑，該階段窗口長度sm=int[SmaX(l-Sine)];
[0018] 其中，k、w分別表示歷元i、j下第一檢測量，厭、分別為平滑后的歷元i、 (i-l)下第一檢測量，i為當(dāng)前歷元值，N為歷元總數(shù)，e為當(dāng)前歷元的衛(wèi)星高度角，smax為 最大窗口長度，即在預(yù)設(shè)采樣率下衛(wèi)星高度角首次達(dá)到30度時的歷元值。
[0019] 步驟2中所述的對平滑后的第一檢測量進(jìn)行周跳探測，具體為：
[0020] 求取差值< -，若不滿足M ，則當(dāng)前歷元存在周跳；其中，< 為 當(dāng)前歷元第一檢測量，兒1為平滑后的上一歷元第一檢測量，〇 <的標(biāo)準(zhǔn)差。
[0021] 步驟3中所述的對第三檢測量進(jìn)行周跳探測，包括：
[0022] 確定衛(wèi)星高度角加權(quán)系I
【主權(quán)項】
1. 一種GPS雙頻非差周跳探測方法，其特征在于，包括步驟： 步驟1，讀取GPS觀測值，根據(jù)GPS觀測值生成第一檢測量和第二檢測量，第一檢測量為 MW組合檢測量，第二檢測量為GF組合檢測量； 步驟2,利用自適應(yīng)滑動窗口模型對第一檢測量進(jìn)行平滑，對平滑后的第一檢測量進(jìn)行 周跳探測，獲取第一探測結(jié)果； 步驟3,利用歷元求差法對第二檢測量求差生成第三檢測量，對第三檢測量進(jìn)行周跳探 測，獲取第二探測結(jié)果；所述的第三檢測量包括當(dāng)前歷元和上一歷元的第二檢測量之差以 及當(dāng)前歷元和下一歷元的第二檢測量之差； 步驟4,分析第一探測結(jié)果及第二探測結(jié)果，解算周跳歷元處的第一檢測量及第三檢測 量獲得第一周跳值和第二周跳值，即第一頻段和第二頻段的周跳值。
2. 如權(quán)利要求1所述的GPS雙頻非差周跳探測方法，其特征在于： 步驟2中所述的利用自適應(yīng)滑動窗口模型對第一檢測量進(jìn)行平滑，具體為： 歷元初始階段，即衛(wèi)星高度角不大于30度、且歷元值不大于最大窗口長度時，利用
吋第一檢測量進(jìn)行平滑，該階段窗口長度sm= int(i); 歷元中期階段，即衛(wèi)星高度角大于30度時，利用
對第一檢測量進(jìn)行平滑， 該階段窗 口長度 sm = int [min (N/10, 30)]; 歷元后期階段，即衛(wèi)星高度角不大于30度、且歷元值大于最大窗口長度時，利用
對第一檢測量進(jìn)行平滑，該階段窗口長度sm = int [s max (1-sin e)]; 其中，<、呎分別表示歷元i、j下第一檢測量，祀、冗1分別為平滑后的歷元i、 (i-1)下第一檢測量，i為當(dāng)前歷元值，N為歷元總數(shù)，e為當(dāng)前歷元的衛(wèi)星高度角，s max為 最大窗口長度，即在預(yù)設(shè)采樣率下衛(wèi)星高度角首次達(dá)到30度時的歷元值。
3. 如權(quán)利要求1所述的GPS雙頻非差周跳探測方法，其特征在于： 步驟2中所述的對平滑后的第一檢測量進(jìn)行周跳探測，具體為： 求取差值若不滿足
，則當(dāng)前歷元存在周跳；其中，M為當(dāng)前 歷元第一檢測量，為平滑后的上一歷元第一檢測量，σ R的標(biāo)準(zhǔn)差。
4. 如權(quán)利要求1所述的GPS雙頻非差周跳探測方法，其特征在于： 步驟3中所述的對第三檢測量進(jìn)行周跳探測，包括： 確定衛(wèi)星高度角加權(quán)系數(shù)
當(dāng)?shù)谌龣z測量滿足
時，確定當(dāng)前歷元存在周跳，￡#·；)、 Z,,(/+1)分別表示當(dāng)前歷元、上一歷元、下一歷元的第三檢測量。
5. 如權(quán)利要求1所述的GPS雙頻非差周跳探測方法，其特征在于： 步驟4中所述的解算周跳歷元處的第一檢測量及第三檢測量獲得第一周跳值和第二 周跳值，進(jìn)一步包括： 根據(jù)
??得第一頻段4的周跳值▽ N i，即第一周跳值； 根據(jù)
獲得第二頻段4的周跳值▽ N2，即第二周跳值；▽ Νλ、 ▽ La分別為周跳歷元處的第一檢測量及第三檢測量。
6. -種GPS雙頻非差周跳修復(fù)方法，其特征在于，包括： 采用權(quán)利要求1獲得的第一周跳值和第二周跳值對當(dāng)前周跳歷元及其以后歷元的載 波相位觀測值進(jìn)行修復(fù)，直至下一周跳歷元。
7. 如權(quán)利要求6所述的GPS雙頻非差周跳修復(fù)方法，其特征在于： 所述的采用權(quán)利要求1獲得的第一周跳值和第二周跳值對當(dāng)前周跳歷元及其以后歷 元的載波相位觀測值進(jìn)行修復(fù)，具體為： 將當(dāng)前周跳歷元及其以后歷元的第一頻段觀測值加上第一周跳值VN1，將當(dāng)前周跳歷 元及其以后歷元的第二頻段觀測值加上第二周跳值▽ Ν2。
8. -種GPS雙頻非差周跳探測方法，其特征在于，包括： 讀取模塊，用來讀取GPS觀測值，根據(jù)GPS觀測值生成第一檢測量和第二檢測量，第一 檢測量為MW組合檢測量，第二檢測量為GF組合檢測量； 第一探測模塊，用來利用自適應(yīng)滑動窗口模型對第一檢測量進(jìn)行平滑，對平滑后的第 一檢測量進(jìn)行周跳探測，獲取第一探測結(jié)果； 第二探測模塊，用來利用歷元求差法對第二檢測量求差生成第三檢測量，對第三檢測 量進(jìn)行周跳探測，獲取第二探測結(jié)果；所述的第三檢測量包括當(dāng)前歷元和上一歷元的第二 檢測量之差以及當(dāng)前歷元和下一歷元的第二檢測量之差； 分析模塊，用來分析第一探測結(jié)果及第二探測結(jié)果，解算周跳歷元處的第一檢測量及 第三檢測量獲得第一周跳值和第二周跳值，即第一頻段和第二頻段的周跳值。
9. 一種GPS雙頻非差周跳修復(fù)裝置，其特征在于，包括： 讀取模塊，用來讀取GPS觀測值，根據(jù)GPS觀測值生成第一檢測量和第二檢測量，第一 檢測量為MW組合檢測量，第二檢測量為GF組合檢測量； 第一探測模塊，用來利用自適應(yīng)滑動窗口模型對第一檢測量進(jìn)行平滑，對平滑后的第 一檢測量進(jìn)行周跳探測，獲取第一探測結(jié)果； 第二探測模塊，用來利用歷元求差法對第二檢測量求差生成第三檢測量，對第三檢測 量進(jìn)行周跳探測，獲取第二探測結(jié)果；所述的第三檢測量包括當(dāng)前歷元和上一歷元的第二 檢測量之差以及當(dāng)前歷元和下一歷元的第二檢測量之差； 分析模塊，用來分析第一探測結(jié)果及第二探測結(jié)果，解算周跳歷元處的第一檢測量及 第三檢測量獲得第一周跳值和第二周跳值，即第一頻段和第二頻段的周跳值； 修復(fù)模塊，用來采用第一周跳值和第二周跳值對當(dāng)前周跳歷元及其以后歷元的載波相 位觀測值進(jìn)行修復(fù)，直至下一周跳歷元。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種GPS雙頻非差周跳探測與修復(fù)方法及裝置，包括：讀取GPS觀測值，根據(jù)GPS觀測值生成第一檢測量、第二檢測量；利用自適應(yīng)滑動窗口模型對第一檢測量進(jìn)行平滑，根據(jù)第一周跳判斷閾值條件平滑后的第一檢測量進(jìn)行周跳探測，獲取第一探測結(jié)果；利用歷元求差法對第二檢測量進(jìn)行求差生成第三檢測量，對第三檢測量進(jìn)行周跳探測，獲取第二探測結(jié)果；分析第一探測結(jié)果及第二探測結(jié)果，解算周跳歷元處的第一檢測量及第三檢測量獲得第一周跳值和第二周跳值；根據(jù)周跳值修復(fù)GPS觀測值。本發(fā)明可提高周跳探測成功率和周跳修復(fù)的準(zhǔn)確率，從而可滿足GPS導(dǎo)航高精度定位的需求，可探測并修復(fù)小周跳、大周跳、特殊周跳和連續(xù)周跳。
【IPC分類】G01S19-37
【公開號】CN104749594
【申請?zhí)枴緾N201510168653
【發(fā)明人】蘇明坤, 鄭建生, 楊艷茜, 陳鯉文
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月10日