一种基于小波变换法的周跳探测和修复方法技术

在定位领域，载波相位观测值常会出现周跳现象。因此用lagrange插值法辅助小波变换对周跳进行探测和修复，利用小波变换的多分辨分析对单差、双差序列进行多尺度分解，同时提取高频和低频系数，对发生突变的高频系数奇异值进行lagrange插值替换，得到替换后的高频系数，将替换后的高频系数和低频系数重构，重构信号与原始序列做差，得到周跳差值，用该值对发生周跳的序列进行修复，可以有效的提高定位精度。

A cycle slip detection and repair method based on Wavelet Transform

【技术实现步骤摘要】
一种基于小波变换法的周跳探测和修复方法所属
本算法可以提高载波相位观测数据的精确度，提高定位精度。
技术介绍
北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。在很多领域都有广泛的应用，尤其是在高精度定位领域迅猛发展。在北斗的精密定位中，常常会因为树木、建筑物、桥梁和山峰等障碍物造成卫星信号的中断，导致载波相位观测值发生变化，整周计数发生突变，载波相位观测值将会出现系统性偏差,会严重影响定位、导航等功能的可靠性和精度。因此，必须对载波相位观测数据出现周跳现象进行探测和修复，可以有效的提高定位精度。对于周跳探测和修复的研究，方法很多，典型的周跳探测方法有两类，一类是通过检查观测数据及其线性组合的连续性来探测周跳。这类方法中比较经典的有高次差法、多项式拟合法、小波分析法，检验量包括电离层组合、双差组合等。另一类是利用粗差探测技术探测周跳，有卡尔曼滤波法、拟准检定法。应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
针对载波相位观测中出现的周跳现象，本专利技术提供一种基于小波变换法的周跳探测和修复方法，具体如下：一种基于小波变换法的周跳探测和修复方法，按如下步骤进行：步骤一：获得载波相位观测值；步骤二：判断是否出现周跳；如发生周跳，则进行插值替换，并进入步骤三；如未发生周跳，则返回步骤一；步骤三：获得周跳差值；步骤四：对周跳进行修复，并输出修复的结果。进一步说，在步骤一中，获得北斗数据的载波相位观测值。进一步说，在步骤二中，判断是否出现周跳的方法是，检测高频系数是否出现突变值：如出现突变值则出现周跳；反之，没有周跳。进一步说，在步骤四中，对周跳进行修复的具体方法为：利用周跳差值对分解的db3小波进行逐层修复，直到将周跳被修复，随后输出结果。有益的技术效果针对在定位领域，载波相位观测值常会出现周跳现象。本专利技术用lagrange插值法辅助小波变换对周跳进行探测和修复，利用小波变换的多分辨分析对单差、双差序列进行多尺度分解，同时提取高频和低频系数，对发生突变的高频系数奇异值进行lagrange插值替换，得到替换后的高频系数，将替换后的高频系数和低频系数重构，重构信号与原始序列做差，得到周跳差值，用该值对发生周跳的序列进行修复，可以有效的提高定位精度。附图说明图1是本专利技术的流程框图。具体实施方式现结合说明书附图详细说明本专利技术的技术特点与优点。参见图1，一种基于小波变换法的周跳探测和修复方法，按如下步骤进行：步骤一：获得载波相位观测值；步骤二：判断是否出现周跳；如发生周跳，则进行插值替换，并进入步骤三；如未发生周跳，则返回步骤一；步骤三：获得周跳差值；步骤四：对周跳进行修复，并输出修复的结果。进一步说，在步骤一中，获得北斗数据的载波相位观测值。进一步说，在步骤二中，判断是否出现周跳的方法是，检测高频系数是否出现突变值：如出现突变值则出现周跳；反之，没有周跳。更进一步说，在步骤二中，判断是否出现周跳的具体方法是：利用获得的北斗数据的载波相位观测值去构造双差检测量；对单差、双差检测序列进行三尺度小波分解，分解成db3小波，同时提取高频系数和低频系数；若高频系数出现突变值，则出现周跳。更进一步说，在步骤二中，当发生周跳，所需进行插值替换的方法为：用lagrange线性插值法对高频系数奇异值进行插值替换。进一步说，在步骤三中，周跳差值的获取方法为：将替换后的高频系数和低频系数进行重构，并将重构信号和原始序列相减，所得结果即为周跳差值。进一步说，在步骤四中，对周跳进行修复的具体方法为：利用周跳差值对分解的db3小波进行逐层修复，直到将周跳被修复，随后输出结果。本专利技术优选的方法如下：步骤一：获得载波相位观测值；所述载波相位观测值自北斗数据中获得；步骤二：判断是否出现周跳；利用获得的北斗数据的载波相位观测值去构造双差检测量；对单差、双差检测序列进行三尺度小波分解，分解成db3小波，同时提取高频系数和低频系数；随后进行如下的判断：若高频系数出现突变值，则出现周跳；用lagrange线性插值法对高频系数奇异值进行插值替换，随后进入步骤三；若高频系数未出现突变值，则未发生周跳，返回步骤一；步骤三：获得周跳差值；周跳差值的获取方法为：将替换后的高频系数和低频系数进行重构，并将重构信号和原始序列相减，所得结果即为周跳差值；随后进入步骤四；步骤四：利用周跳差值对分解的db3小波进行逐层修复，直到将周跳被修复，随后输出结果。进一步说，步骤二的具体方法为：2.1由步骤一所获得载波相位观测值构造单、双差检测量；2.2将单、双差检测序列小波分解；2.3提取高频和低频系数；2.4检测是否发生周跳；如未发生周跳，则返回2.1如发生周跳，则进入2.5；2.5用lagrange线性插值法对高频系数奇异值进行插值替换，随后进入步骤三。综上所述，本专利技术针对在定位领域，载波相位观测值常会出现周跳现象。采用lagrange插值法辅助小波变换对周跳进行探测和修复，利用小波变换的多分辨分析对单差、双差序列进行多尺度分解，同时提取高频和低频系数，对发生突变的高频系数奇异值进行lagrange插值替换，得到替换后的高频系数，将替换后的高频系数和低频系数重构，重构信号与原始序列做差，得到周跳差值，用该值对发生周跳的序列进行修复，可以有效的提高定位精度。所述lagrange插值法(拉格朗日插值法)的插值公式为：设集合Dn是关于点(x，y)的角标的集合，点为高频系数构成，Dn＝{0，1，...，n-1}，作n个多项式pj(x)，j∈Dn。对于任意k∈Dn，都有pk(x)，Bk＝{i|i≠k，i∈Dn}。使得pk(x)是n-1次多项式，且满足pk(xm)＝0并且pk(xk)＝1。最后可得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于小波变换法的周跳探测和修复方法，其特征在于，按如下步骤进行：/n步骤一：获得载波相位观测值；/n步骤二：判断是否出现周跳；/n如发生周跳，则进行插值替换，并进入步骤三；/n如未发生周跳，则返回步骤一；/n步骤三：获得周跳差值；/n步骤四：对周跳进行修复，并输出修复的结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于小波变换法的周跳探测和修复方法，其特征在于，按如下步骤进行：
步骤一：获得载波相位观测值；
步骤二：判断是否出现周跳；
如发生周跳，则进行插值替换，并进入步骤三；
如未发生周跳，则返回步骤一；
步骤三：获得周跳差值；
步骤四：对周跳进行修复，并输出修复的结果。


2.根据权利要求1所述的一种基于小波变换法的周跳探测和修复方法，其特征是：在步骤一中，获得北斗数据的载波相位观测值。


3.根据权利要求1所述的一种基于小波变换法的周跳探测和修复方法，其特征是：在步骤二中，判断是否出现周跳的方法是，检测高频系数是否出现突变值：
如出现突变值则出现周跳；
反之，没有周跳。


4.根据权利要求1所述的一种基于小波变换法的周跳探测和修复方法，其特征是：在步骤二中，判断是否出现周跳的具体方法是：
利用获得的北斗数据的载波相位观测值去构造单、双差检测量；
对单差、双差检测序列进行三尺度小波分解，分解成db3小波，同时提取高频系数和低频系数；
若高频系数出现突变值，则出现周跳；
反之，没有出现周跳。


5.根据权利要求1所述的一种基于小波变换法的周跳探测和修复方法，其特征是：在步骤二中，当发生周跳，所需进行插值替换的方法为：用lagrange线性插值法对高频系数奇异值进行插值替换。


6.根据权利要求1所述的一种基于小波变换法的周跳探测和修复方法，其特征是：在步骤三中，周跳差值的获取方法为：将替换后的高频系数和低频系数进行重构，并将重构信号和原始序列相减，所得结果即为周跳差值。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春，刘滔，卫吉祥，汪志宁，葸生宝，陈豪，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34