一种基于线性组合优选的四频周跳探测与修复方法技术

本发明专利技术提出了一种基于线性组合优选的四频周跳探测与修复方法，基于四频观测数据，以固定概率最大为目标，优选了四组线性组合，进行周跳探测与修复。目前的周跳探测与修复方法主要是基于三频观测值，尚未有基于四频观测值的周跳探测与修复方法，本发明专利技术填补了基于四频观测数据进行周跳探测与修复的空白，对充分发挥四频观测数据带来的信息冗余进而提高定位精度具有重大意义。

A four frequency cycle slip detection and repair method based on linear combination optimization

The invention proposes a four frequency cycle slip detection and repair method based on linear combination optimization. Based on the four frequency observation data, with the maximum fixed probability as the target, four groups of linear combinations are optimized for cycle slip detection and repair. The current cycle slip detection and repair method is mainly based on the three frequency observation value, and there is no cycle slip detection and repair method based on the four frequency observation value. The invention fills in the blank of cycle slip detection and repair based on the four frequency observation data, which is of great significance to give full play to the information redundancy brought by the four frequency observation data and improve the positioning accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于线性组合优选的四频周跳探测与修复方法
本专利技术涉及卫星导航系统高精度数据处理
，特别是涉及一种四频周跳探测与修复方法。
技术介绍
载波相位观测值精度远高于伪距，在卫星导航系统高精度数据处理领域有着广泛的应用。实际环境中，由于干扰、遮挡等因素，造成载波相位出现整周跳变，一般将该现象称为周跳。周跳的出现打破了载波相位的连续性，使用载波相位进行高精度定位解算前必须进行周跳探测与修复。目前的周跳探测与修复方法主要基于三频观测数据。随着北斗全球系统建设，北斗可播发B1I，B1C，B2a，B3I四个频点的观测数据，此外，伽利略系统也可以播发E1，E5a，E5b，E6四个频点的观测数据。四频数据的出现给周跳探测与修复带来了较大的信息冗余，可以形成更多的波长较长、组合噪声较小、电离层延迟较小的线性组合。但目前基于四频观测数据进行周跳探测与修复的研究还基本处于空白，需要基于四频观测数据，进行线性组合优选，充分发挥四频观测数据带来的信息冗余，提供周跳探测与修复概率。
技术实现思路
目前基于四频观测数据的周跳探测与修复的研究基本处于空白。针对现有技术的这一情况，本专利技术的目的是提出一种基于线性组合优选的四频周跳探测与修复方法。本专利技术以固定概率最大为目标，优选四组线性组合，提高四频周跳探测与修复的概率，填补四频周跳探测与修复的空白。为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是：一种基于线性组合优选的四频周跳探测与修复方法，包括以下步骤：首先对于卫星导航系统播发的四频导航信号，获取卫星导航系统四个频点的载波相位以及伪距，以固定概率最大为目标，构造四组周跳探测线性组合以及对应的四组周跳探测线性组合探测量，恢复卫星导航系统四个频点各自的周跳值。本专利技术中，所述卫星导航系统为能够播发四频导航信号的卫星导航系统。进一步地，卫星导航系统为北斗系统或者伽利略系统。对于北斗系统，北斗系统四个频点分别对应其B1I，B1C，B2a和B3I。对于伽利略系统，伽利略系统四个频点分别对应其E1，E5a，E5b和E6。本专利技术中，构造卫星导航系统四组周跳探测线性组合以及对应的四组周跳探测线性组合探测量，恢复卫星导航系统四个频点各自的周跳值的方法如下：1)根据公式(1)构造卫星导航系统第一组周跳探测线性组合：其中，cspeed为光速，φ1,φ2,φ3,φ4为四个频率分别为f1,f2,f3,f4的频点以米为单位的载波相位，ρ1,ρ2,ρ3,ρ4为四个频率分别为f1,f2,f3,f4的频点以米为单位的伪距。f1,f2,f3,f4为四个频率分别为f1,f2,f3,f4的频点。对于北斗系统，四个频率分别为f1,f2,f3,f4的频点分别对应B1I，B1C，B2a和B3I。对于伽利略系统，四个频率分别为f1,f2,f3,f4的频点分别对应E1，E5a，E5b和E6。λijkt为卫星导航系统第一组周跳探测线性组合的波长，由公式(2)决定：(i,j,k,t)为卫星导航系统第一组周跳探测线性组合的载波系数，(a,b,c,d)为卫星导航系统第一组周跳探测线性组合的伪距系数，给定载波系数(i,j,k,t)后，伪距系数(a,b,c,d)由公式(3)确定：其中，σρ为伪距标准差，取0.3m，λ1为频率为f1的频点的载波波长。α,β为辅助系数，由公式(3)可一并计算出来。表1列出了为使第一组周跳探测组合固定概率最大，北斗系统和伽利略系统的载波系数和伪距系数的取值。表1第一组周跳探测组合由表1可知，为使固定概率最大，对于北斗系统，(i,j,k,t)取(-1,1,0,0)，(a,b,c,d)取(0.4765,0.4896,-0.0718,0.1057)。对于伽利略系统，(i,j,k,t)取(0,-1,1,0)，(a,b,c,d)取(-0.0755,0.4373,0.3791,0.2592)。2)根据公式(4)构造卫星导航系统第一组周跳探测线性组合探测量：ΔL1(ind)＝L1(ind)-L1(ind-1)(4)其中，ind表示第几个历元，L1为第一组周跳探测线性组合的结果，由公式(1)进行计算得到。3)根据公式(5)构造卫星导航系统第二组周跳探测线性组合：其中，(i,j,k,t)为第一组周跳探测组合的载波系数，取步骤1)中的结果。int(ΔL1)表示对公式(4)四舍五入取整，λpquv为第二组周跳探测线性组合的波长，由公式(6)确定：(p,q,u,v)为第二组周跳探测线性组合的载波系数。表2列出了第二组周跳探测线性组合固定概率最大的北斗系统(BDS)和伽利略系统的载波系数。表2第二组周跳探测组合由表2可知，对BDS和伽利略系统而言，上述10组组合固定概率相同，因此，截止到此处，不能确定第二组组合的选取，上述10组载波系数都作为备选方案参与到下面介绍的第三组周跳探测组合中。4)根据公式(7)构造卫星导航系统第二组周跳探测线性组合探测量：ΔL2(ind)＝L2(ind)-L2(ind-1)(7)其中，ind表示第几个历元，L2为第二个周跳探测组合的结果，由公式(5)计算得到。5)根据公式(8)构造卫星导航系统第三组周跳探测线性组合：其中，(p,q,u,v)为第二组周跳探测线性组合的载波系数，其值取表2中的结果。int(ΔL2)表示对公式(7)四舍五入取整，λwxyz为第三组周跳探测线性组合的波长，由公式(9)确定：(w,x,y,z)为卫星导航系统第三组周跳探测线性组合的载波系数。表3和表4分别列出了历元间一次差分和二次差分时第三组周跳探测线性组合固定概率最大的BDS和伽利略系统的载波系数。表3第三组周跳探测线性组合，历元间一次差分表4第三组周跳探测线性组合，历元间二次差分由表3和表4可知，对北斗系统，第三组周跳探测线性组合采用历元间二次差分时固定概率较大。对伽利略系统，第三组周跳探测线性组合采用历元间一次差分时固定概率较大。此时北斗系统和伽利略系统的周跳探测线性组合仍不唯一，故将上述两个表格中的值均作为备选方案参与到下面介绍的第四组周跳探测线性组合中。6)构造卫星导航系统第三组周跳探测线性组合探测量。由步骤5)可知，对北斗系统，应采用历元间二次差分的方法构造第三组周跳探测线性组合的探测量。对伽利略系统，应采用历元间一次差分的方法构造第三组周跳探测线性组合的探测量。因此，对于北斗系统，根据公式(10)构造北斗系统第三组周跳探测线性组合探测量：ΔΔL3(ind)＝[L3(ind)-L3(ind-1)]-[L3(ind-1)-L3(ind-2)](10)对于伽利略系统，根据公式(11)构造伽利略系统第三组周跳探测线性组合探测量：ΔL3(ind)＝L3(ind)-L3(ind-1)(11)其中，ind表示第几个历元，L3为第三个周跳探测线性组合的结果，由公式(8)进行计算得到。7)构造卫星导航系统第四组周跳探测线性组合。对于北斗系统，根据公式(12)构造北斗系统第四组周跳探测线性组合：其中，(w,x,y,z)为卫星导航系统第三组周跳探测线性组合的载波系数，其值取表4中的结果，int(ΔΔL3)表示对公式(10)四舍五入取整。对于伽利略系统，根据公式(13)构造伽利略系统第四组周跳探测线性组合：其中，其中，(w,x,y,z)为卫星导航系统第三组周跳探测线性组合的载波系数，其值取表3中的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于线性组合优选的四频周跳探测与修复方法，其特征在于包括以下步骤：对于卫星导航系统播发的四频导航信号，首先获取卫星导航系统四个频点的载波相位以及伪距，以固定概率最大为目标，构造四组周跳探测线性组合以及对应的四组周跳探测线性组合探测量，恢复卫星导航系统四个频点各自的周跳值。

【技术特征摘要】
1.一种基于线性组合优选的四频周跳探测与修复方法，其特征在于包括以下步骤：对于卫星导航系统播发的四频导航信号，首先获取卫星导航系统四个频点的载波相位以及伪距，以固定概率最大为目标，构造四组周跳探测线性组合以及对应的四组周跳探测线性组合探测量，恢复卫星导航系统四个频点各自的周跳值。2.根据权利要求1所述的基于线性组合优选的四频周跳探测与修复方法，其特征在于：卫星导航系统为北斗系统或者伽利略系统。3.根据权利要求2所述的基于线性组合优选的四频周跳探测与修复方法，其特征在于：所述卫星导航系统为北斗系统，对于北斗系统，四个频率分别为f1,f2,f3,f4的频点分别对应B1I，B1C，B2a和B3；构造北斗系统四组周跳探测线性组合以及对应的四组周跳探测线性组合探测量的方法如下：(1)根据公式(1)构造北斗系统第一组周跳探测线性组合：其中，cspeed为光速；φ1,φ2,φ3,φ4为四个频率分别为f1,f2,f3,f4的频点以米为单位的载波相位；ρ1,ρ2,ρ3,ρ4为四个频率分别为f1,f2,f3,f4的频点以米为单位的伪距；λijkt为第一组周跳探测线性组合的波长，由公式(2)决定：(i,j,k,t)为第一组周跳探测线性组合的载波系数，(a,b,c,d)为第一组周跳探测线性组合的伪距系数，给定载波系数(i,j,k,t)后，伪距系数(a,b,c,d)由公式(3)确定：其中，σρ为伪距标准差，取0.3m，λ1为频率为f1的频点的载波波长；α,β为辅助系数，由公式(3)一并计算出来；(2)根据公式(4)构造北斗系统第一组周跳探测线性组合探测量：ΔL1(ind)＝L1(ind)-L1(ind-1)(4)其中，ind表示第几个历元，L1为第一个周跳探测组合的结果，由公式(1)计算得到；(3)根据公式(5)构造北斗系统第二组周跳探测线性组合：其中，int(ΔL1)表示对公式(4)四舍五入取整，λpquv为第二组周跳探测线性组合的波长，由公式(6)确定：其中，(p,q,u,v)为第二组周跳探测线性组合的载波系数；(4)根据公式(7)构造北斗系统第二组周跳探测线性组合探测量：ΔL2(ind)＝L2(ind)-L2(ind-1)(7)其中，ind表示第几个历元，L2为第二个周跳探测组合的结果，由公式(5)计算得到；(5)根据公式(8)构造北斗系统第三组周跳探测线性组合：其中，int(ΔL2)表示对公式(7)四舍五入取整，λwxyz为第三组周跳探测线性组合的波长，由公式(9)确定：其中，(w,x,y,z)为第三组周跳探测线性组合的载波系数；(6)根据公式(10)构造北斗系统第三组周跳探测线性组合探测量：ΔΔL3(ind)＝[L3(ind)-L3(ind-1)]-[L3(ind-1)-L3(ind-2)](10)(7)根据公式(12)构造北斗系统第四组周跳探测线性组合：其中，int(ΔΔL3)表示对公式(10)四舍五入取整；λlmng为第四组周跳探测线性组合的波长，由公式(14)确定：(l,m,n,g)为第四组周跳探测线性组合的载波系数；(8)根据公式(15)构造北斗系统第四组周跳探测线性组合探测量：ΔL4(ind)＝L4(ind)-L4(ind-1)(15)。4.根据权利要求3所述的基于线性组合优选的四频周跳探测与修复方法，其特征在于：步骤(1)中，第一组周跳探测线性组合的载波系数(i,j,k,t)取(-1,1,0,0)，第一组周跳探测线性组合的伪距系数(a,b,c,d)取(0.4765,0.4896,-0.0718,0.1057)；步骤(3)中，第二组周跳探测线性组合的载波系数(p,q,u,v)取(-4,5,3,-4)；步骤(5)中，第三组周跳探测线性组合的载波系数(w,x,y,z)取(-1,5,-1,-4)；步骤(7)中，第四组周跳探测线性组合的载波系数(l,m,n,g)取(3,0,-5,1)。5.根据权利要求3或4所述的基于线性组合优选的四频周跳探测与修复方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张可，王耀鼎，刘文祥，李峥嵘，王飞雪，楼生强，刘增军，李井源，黄龙，牟卫华，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43