一种制造技术

本发明专利技术提供一种

【技术实现步骤摘要】
一种GB组合周跳探测与修复方法


[0001]本专利技术涉及
GNSS
卫星导航与定位
，尤其涉及一种
GB
组合周跳探测与修复方法
。

技术介绍

[0002]随着北斗卫星导航定位系统
(BeiDou Navigation Satellite System
，
BDS)
的建成，世界范围内
GNSS
技术的研究与发展已呈现群芳争艳之势，并越来越广泛地应用于生产生活中，相应的人们对卫星导航定位的精度要求也越来越高
。
精密单点定位技术以其优于伪距定位的定位精度成为了高精度定位的研究热点，其中载波相位观测值的周跳处理是数据预处理中的一个关键性问题，在忽略的周跳中，即使一周的小周跳也会对定位结果造成分米级的影响，传统方法中有简单易用的多项式法
、
小波变换法
、
多普勒积分法
、TurboEdit
法等，他们都算是基于无几何的方法，将相应观测值进行组合或者积分变换来放大周跳在载波相位观测值序列中的影响，以此进行探测和修复周跳的工作
。GB
组合中的时间差分法
(Time Difference Carrier Phase
，
TDCP)
方法是一种以相对定位模式为灵感的
、
基于时间差分的周跳探测与修复方法，在历元间模拟相对定位的基准站
‑
流动站模式建立对周跳的参数估计模型，以参数估计的方式来探测修复周跳，顾及了测站与卫星间的几何结构，属于基于几何的方法
。
原始的
TDCP
方法在探测与估计存在的周跳参数同时还估计相对位置和时间参数，当整体信号中周跳数量过多时就会出现大量的误判和漏判，可靠性不佳
。
其次，电离层延迟是全球导航卫星系统
(Global Navigation Satellite System
，
GNSS)
中最显著的误差源之一，在
TDCP
方法应用于低采样率或电离层活跃天气下的观测数据时，一阶电离层延迟不可忽略，增加的电离层延迟估计会显著增大参数阵的规模，导致周跳的估计值不准
。
由此可见目前的
TDCP
方法并不是一种良好的
、
能够独立作业的周跳探测与修复方法，需要一些合理的改进提高其探测修复成功率，以适应更高精度的精密单点定位需求
。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种改进的
GB
组合周跳探测与修复方法，通过重新建立
TDCP
方法的附加先验约束的最小二乘配置参数估计模型和改进的周跳探测策略来提高该技术成功率，充分利用外部格网产品
(Global Ionospheric Map
，
GIM)
数据，约束电离层延迟估计值，改善探测与修复效果
。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：
[0005]一种
GB
组合周跳探测与修复方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：获取观测数据，包括
BDS
观测数据
、
广播星历
、GIM
格网产品
、
精密轨道钟差
、
差分码偏差产品
、
周解文件和地球自转文件，为组建附加先验约束的平差模型提供数据准备；
[0007]步骤2：依据可用的
BDS
三频观测数据建立附加先验约束的最小二乘配置参数估计模型，再结合改进的周跳探测策略，对整体载波观测值进行周跳探测修复工作；
[0008]步骤3：在全观测时段的所有历元中设置一定周跳比例随机添加模拟周跳，大范围统计周跳探测与修复的成功率
。
[0009]进一步地，所述步骤1中，使用程序
GPSTime.exe
查询欲采用的观测数据的年积日；通过
NASA
官方网站下载对应查询年积日共计1天的实验数据，包括
HARB
测站的一小时的高采样率观测数据
、
广播星历
、GIM
格网产品
、
精密轨道和钟差
、
差分码偏差产品
、
周解文件和地球自转文件
。
[0010]进一步地，所述步骤2的具体方法为：
[0011]步骤2‑1：建立载波相位的观测模型，其公式表示为：
[0012][0013]式中，
λ
n
表示载波波长；表示载波相位观测值；
n
表示不同信号频率；
ρ
表示卫地距，单位为米；
N
n
表示为整周载波相位模糊度，单位为周；
c
表示真空中的光速；
r
和
s
分别表示接收机标号和卫星的
prn
号；
δ
t
r
、
δ
t
s
分别表示接收机和卫星的钟差，单位为米；分别表示载波相位上的接收机和卫星的硬件延迟，单位为米；
d
trop
表示为对流层延迟，单位为米；
γ
n
表示电离层映射因子，其中
λ1表示第一个信号的波长，
λ
n
表示第
n
个信号的波长；表示为第一个信号频率上的电离层延迟，单位为米，通过
GIM
产品内插获得；表示相位观测值噪声；
[0014]步骤2‑2：将观测方程在历元间作差并线性化，构成平差模型，其公式表示为：
[0015][0016][0017][0018]式中，
λ
表示平差模型载波波长，单位为米；表示相邻历元间载波相位观测值差，单位为周；
D
表示载波相位值，单位为米；
Δρ
表示相邻历元间卫地距差，单位为米；
Δ
N
为相邻历元间模糊度值差，单位为米；
Δ
t
r
表示相邻历元间接收机钟差，单位为米；
Δε
表示相邻历元间测量噪声差；
v
表示观测值残差；
(x
t+1
，
y
t+1
，
z
t+1
)、(x
s
，
y
s
，
z
s
)
分别表示
t+1
历元接收机和卫星的三维位置，
(dx
t+1
，
dy
t+1
，
dz
t+1
)
表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
GB
组合周跳探测与修复方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：获取观测数据，包括
BDS
观测数据
、
广播星历
、GIM
格网产品
、
精密轨道钟差
、
差分码偏差产品
、
周解文件和地球自转文件，为组建附加先验约束的平差模型提供数据准备；步骤2：依据可用的
BDS
三频观测数据建立附加先验约束的最小二乘配置参数估计模型，再结合改进的周跳探测策略，对整体载波观测值进行周跳探测修复工作；步骤3：在全观测时段的所有历元中设置一定周跳比例随机添加模拟周跳，大范围统计周跳探测与修复的成功率
。2.
根据权利要求1所述的
GB
组合周跳探测与修复方法，其特征在于：所述步骤1中，使用程序
GPSTime.exe
查询欲采用的观测数据的年积日；通过
NASA
官方网站下载对应查询年积日共计1天的实验数据，包括
HARB
测站的一小时的高采样率观测数据
、
广播星历
、GIM
格网产品
、
精密轨道和钟差
、
差分码偏差产品
、
周解文件和地球自转文件
。3.
根据权利要求1所述的
GB
组合周跳探测与修复方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：步骤2‑1：建立载波相位的观测模型，其公式表示为：式中，
λ
n
表示载波波长；表示载波相位观测值；
n
表示不同信号频率；
ρ
表示卫地距，单位为米；
N
n
表示为整周载波相位模糊度，单位为周；
c
表示真空中的光速；
r
和
s
分别表示接收机标号和卫星的
prn
号；
δ
t
r
、
δ
t
s
分别表示接收机和卫星的钟差，单位为米；分别表示载波相位上的接收机和卫星的硬件延迟，单位为米；
d
trop
表示为对流层延迟，单位为米；
γ
n
表示电离层映射因子，其中
λ1表示第一个信号的波长，
λ
n
表示第
n
个信号的波长；表示为第一个信号频率上的电离层延迟，单位为米，通过
GIM
产品内插获得；表示相位观测值噪声；步骤2‑2：将观测方程在历元间作差并线性化，构成平差模型，其公式表示为：：将观测方程在历元间作差并线性化，构成平差模型，其公式表示为：：将观测方程在历元间作差并线性化，构成平差模型，其公式表示为：式中，
λ
表示平差模型载波波长，单位为米；表示相邻历元间载波相位观测值差，单位为周；
D
表示载波相位值，单位为米；
Δρ
表示相邻历元间卫地距差，单位为米；
Δ
N
为相邻历元间模糊度值差，单位为米；
Δ
t
r
表示相邻历元间接收机钟差，单位为米；
Δε
表示相邻历元间测量噪声差；
v
表示观测值残差；
(x
t+1
，
y
t+1
，
z
t+1
)、(x
s
，
y
s
，
z
s
)
分别表示
t+1
历元接收机和卫星的三维位置，
(dx
t+1
，
dy
t+1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宗秋，张根，李军，徐爱功，唐龙江，杨南南，付晗筱，刘述豪，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：