一种基于钟跳接收机的载波相位周跳探测与修复方法技术

本发明专利技术公开了一种基于钟跳接收机的载波相位周跳探测与修复方法，包括：两个测站利用各自接收机测量的伪距进行伪距单点定位，得到两个测站的绝对位置以及对应的卫星坐标；基于两个测站的绝对位置以及卫星位置，建立双差载波相位观测方程，对方程进行线性化获得双差载波相位观测值，将双差载波相位观测值减去零阶项得到双差载波相位观测方程的自由项；根据前后时刻双差载波相位观测方程的自由项的差值进行周跳探测；根据前后时刻双差载波相位观测方程自由项的差值进行周跳修复。本发明专利技术解决了钟差跳跃修正接收机测量数据不连续的周跳探测与修复问题，提高了静态高精度相对定位或定向寻北的可用性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于钟跳接收机的载波相位周跳探测与修复方法
本专利技术涉及卫星测量数据高精度处理领域，尤其涉及一种基于钟跳接收机的载波相位周跳探测与修复方法。
技术介绍
载波相位周跳探测修复是卫星数据高精度处理中的核心关键技术之一，在静态相对定位、参考站网数据处理、车辆定向、寻北等领域有广泛的应用。在进行卫星高精度相对定位或定向寻北时，需要将两个测站的卫星载波相位观测数据进行双差处理，并对双差载波相位观测数据进行周跳探测与修复，保证双差观测数据的连续性，然后解算双差载波相位的整周模糊度，获取两个测站间的相对位置矢量或真北方位。目前已有的用于卫星高精度相对定位或定向寻北方法主要有基于载波相位差分三差的探测与修复法(参见[1]李传龙.基于高次差与多项式拟合的周跳探测方法研究，哈尔滨商业大学学报，2015.[2]庞宇.利用载波相位双差观测值进行周跳探测与修复，城市建设理论研究(电子版)，2013.)，这种典型的方法难以有效解决以下问题：依赖接收机时钟，需保证观测数据的连续性；钟差跳跃修正接收机采用该方法会产生周跳误探和误修现象。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于钟跳接收机的载波相位周跳探测与修复方法，解决了钟差跳跃修正接收机测量数据不连续的周跳探测与修复问题，提高了静态高精度相对定位或定向寻北的可用性和可靠性。本专利技术解其技术问题所采用的技术方案是：一种基于钟跳接收机的载波相位周跳探测与修复方法，包括：S1，两个测站利用各自接收机测量的伪距进行伪距单点定位，得到两个测站的绝对位置以及对应的卫星坐标；S2，基于两个测站的绝对位置以及卫星位置，建立双差载波相位观测方程，对方程进行线性化获得双差载波相位观测值，将双差载波相位观测值减去零阶项得到双差载波相位观测方程的自由项；S3，根据前后时刻双差载波相位观测方程的自由项的差值进行周跳探测；S4，根据前后时刻双差载波相位观测方程自由项的差值进行周跳修复。优选的，所述S2，具体包括：令A、B两个测站同步测量的时刻为t0，A测站测得i号卫星的载波相位观测值为A测站测得测量j号卫星的载波相位观测值为B测站测得i号卫星的载波相位观测值为B测站测得测量j号卫星的载波相位观测值为则双差载波相位观测方程为其中，为t0时刻双差载波相位观测值，单位为周；为双差几何距离，单位为米；λ为载波相位的波长，单位为米；为载波相位双差整周模糊度，采用现有成熟LAMBDA算法获得；为载波相位双差测量偶然误差，单位为米，一般小于6mm；式(1)中，双差载波相位观测值和双差几何距离具体表达式为其中，和为卫星信号发送的时刻；rA、rB分别A、B测站的坐标，ri、rj分别i、j号卫星的坐标，这些坐标值由S1中的伪距单点定位获得；对式(1)中双差几何距离的非线性项在A测站位置进行泰勒展开并忽略高阶项，有其中，为B测站到j号卫星的单位向量；为B测站到i号卫星的单位向量；rAB为A、B测站间相对位置；表示为将式(3)代入到式(1)，得到令即为t0时刻双差载波相位观测方程的自由项。优选的，所述S3，具体包括：令A、B测站在t1时刻进行同步测量，基于S2的方法获得t1时刻载双差载波相位观测方程的自由项将t1时刻和t0时刻的自由项相减，获得周跳探测检验统计量C为其中，ζ为周跳探测门限，取0.3；根据式(5)，如果C大于等于所述周跳探测门限，则判断载波相位有周跳发生，转S4进行周跳修复；如果C小于所述周跳探测门限，则判断载波相位无周跳发生。优选的，所述S4，具体包括：根据式(5)，计算周跳值为其中，round表示按四舍五入法进行取整，ΔC为载波相位周跳值；根据载波相位周跳值ΔC对t1时刻载波相位双差观测值进行周跳修复，如下其中，为周跳修复的双差载波相位观测值；根据周跳修复的双差载波相位观测值重新建立双差伪距和双差载波相位观测方程，采用现有成熟LAMBDA算法解算载波相位双差整周模糊度，然后采用标准最小二乘方法获取高精度相对位置矢量或定向寻北。本专利技术的有益效果如下：(1)针对静态条件下卫星高精度相对定位或定向寻北技术中钟差跳跃修正接收机采用高次差方法将会产生周跳误探和误修的问题，本专利技术采用对载波相位双差观测方程线性化后的双差观测方程的自由项进行周跳探测和修复，两个测站各自伪距单点定位获取对应的卫星坐标及测站绝对坐标，根据卫星坐标及测站绝对坐标对双差载波相位观测方程线性化，得到双差载波相位观测方程的零阶项，然后将双差载波相位减去零阶项得到双差载波相位观测方程的自由项，最后自由项进行前后时刻差分探测并修复周跳；本专利技术方法解决了钟差跳跃修正接收机测量数据不连续的周跳探测与修复问题，有效地提高了静态高精度相对定位或定向寻北的可用性和可靠性；(2)采用本专利技术方法，定向寻北接收机可采用较为便宜的晶振时钟，且无需要求接收机公用一个时钟，就能达到同等定向寻北精度。以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的一种基于钟跳接收机的载波相位周跳探测与修复方法不局限于实施例。附图说明图1是本专利技术实施例的方法流程图；图2为本专利技术实施例某次试验的载波相位双差自由项数值与传统方法的对比图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。参见图1所示，本专利技术一种基于钟跳接收机的载波相位周跳探测与修复方法，包括：S1，两个测站利用各自接收机测量的伪距进行伪距单点定位，得到两个测站的绝对位置以及对应的卫星坐标。S2，基于两个测站的绝对位置以及卫星位置，建立双差载波相位观测方程，对方程进行线性化获得双差载波相位观测值，将双差载波相位观测值减去零阶项得到双差载波相位观测方程的自由项。1)计算若干个时刻的双差载波相位观测值具体的，以某次车载定向寻北试验为例，在时间2020年5月31日5时24分45.003秒，共观测北斗11颗星，GPS11颗星，选取GPS18号卫星载波相位观测值进行分析，参考星为仰角最高星，计算的若干时刻双差载波相位观测值如下：式中，双差载波相位观测值中每一行都为每个时刻GPS18号卫星的双差载波相位观测值。2)计算载波相位双差观测方程中自由项以同次试验为例，将每个对应时刻的伪距单点定位坐标及卫星坐标代入式(2)、(3)和(4)，获得若干时刻双差载波相位观测方程的自由项如下：S3，根据前后时刻双差载波相位观测方程的自由项的差值进行周跳探测。对于上述若干时刻，将前后时刻双差载波相位观测方程的自由项相减与周跳探测门限(设置为0.3)进行比对，如果超过周跳探测门限则周跳发生。如自由项中第二行和第三行的差值C＝5.4，则周跳在此时刻发生。S4，根据前后时刻双差载波相位观测方程自由项的差值进行周跳修复。根据式(6)即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于钟跳接收机的载波相位周跳探测与修复方法，其特征在于，包括：/nS1，两个测站利用各自接收机测量的伪距进行伪距单点定位，得到两个测站的绝对位置以及对应的卫星坐标；/nS2，基于两个测站的绝对位置以及卫星位置，建立双差载波相位观测方程，对方程进行线性化获得双差载波相位观测值，将双差载波相位观测值减去零阶项得到双差载波相位观测方程的自由项；/nS3，根据前后时刻双差载波相位观测方程的自由项的差值进行周跳探测；/nS4，根据前后时刻双差载波相位观测方程自由项的差值进行周跳修复。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于钟跳接收机的载波相位周跳探测与修复方法，其特征在于，包括：
S1，两个测站利用各自接收机测量的伪距进行伪距单点定位，得到两个测站的绝对位置以及对应的卫星坐标；
S2，基于两个测站的绝对位置以及卫星位置，建立双差载波相位观测方程，对方程进行线性化获得双差载波相位观测值，将双差载波相位观测值减去零阶项得到双差载波相位观测方程的自由项；
S3，根据前后时刻双差载波相位观测方程的自由项的差值进行周跳探测；
S4，根据前后时刻双差载波相位观测方程自由项的差值进行周跳修复。


2.根据权利要求1所述的基于钟跳接收机的载波相位周跳探测与修复方法，其特征在于，所述S2，具体包括：
令A、B两个测站同步测量的时刻为t0，A测站测得i号卫星的载波相位观测值为A测站测得测量j号卫星的载波相位观测值为B测站测得i号卫星的载波相位观测值为B测站测得测量j号卫星的载波相位观测值为则双差载波相位观测方程为



其中，为双差载波相位观测值，单位为周；为双差几何距离，单位为米；λ为载波相位的波长，单位为米；为载波相位双差整周模糊度；为载波相位双差测量偶然误差，单位为米；
式(1)中，双差载波相位观测值和双差几何距离具体表达式为



其中，和为卫星信号发送的时刻；rA、rB分别A、B测站的坐标，ri、rj分别i、j号卫星的坐标，这些坐标值由S1中的伪距单点定位获得；
对式(1)中双差几何距离的非线性项在A测站位置进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彩华，
申请(专利权)人：湖南星南信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43