[发明专利]基于HHT和支持向量机的周跳探测与修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航精密定位技术领域，具体涉及一种周跳探测与修复方法。

背景技术

卫星导航定位的原理是，当卫星位置已知时，通过测量四颗以上的卫星到同一接收机的距离可以解算出接收机的三维坐标。当前用于定位解算的测量值主要有伪距测量值和载波相位测量值这两种，其中伪距测量值的误差大，定位精度不高；同伪距测量值相比，载波相位测量值的误差小，用于定位时，绝对定位的精度可达厘米级，相对定位精度可达毫米级。因此在高精度定位接收机中，普遍采用载波相位测量值来进行定位。

载波相位测量值由初始整周未知数、载波相位整周数和不足整数的小数三部分组成，其中，初始整周未知数无法事先知道，所以又称整周模糊度；小数部分由接收机鉴相器获得；整数部分由接收机电子计数器获得。由于山脉或建筑物的遮挡、恶劣的电离层条件和接收机内置软件错误等原因，导致信号失锁，从而引起整周计数错误，产生所谓的周跳现象。周跳是载波相位测量值的特有问题，它给整周模糊度引入了整周数的偏差，进而影响定位的精度以及可靠性，仅一周的周跳就会导致二十厘米的定位误差。因此，在高精度载波相位定位中，必须能及时发现周跳并正确的给予处理，这就需要一种有效的周跳探测与修复方法。

目前，已有多种方法用于探测与修复周跳，这些方法大致可分为两类：

第一类方法是既可以用于单频接收机，又可用于多频接收机，如高次差法、多项式拟合法、多普勒频移法、Kalman滤波法和码相二次差等方法。高次差法只能探测大周跳，且难以修复周跳；多项式拟合法探测周跳的能力取决于数据采样间隔，难以探测小周跳；多普勒频移法要求接收机能观测多普勒频移量，其测周跳的能力与数据采样间隔有关；Kalman滤波方法仅适用于载体作匀速运动且信号失锁较短的情况；码相二次差方法易受伪距测量噪声的影响，探测效果不理想。

第二类方法是仅适用于多频接收机，如电离层残差法、宽巷组合法、伪距/载波相位组合法等。电离层残差法能探测小周跳，但是当双频载波相位同时发生周跳且周跳大小之比接近频率比时，该方法失效；宽巷组合法探测周跳的能力强，但要求接收机能接收双频精密P码数据，这限制了其应用；伪距/载波相位组合法探测周跳的能力依赖于伪距测量精度，通常难以探测小周跳。

可见上述方法都存在一定的局限性，尤其对于单频接收机而言，普遍难以探测和修复小周跳。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种载波相位测量中基于HHT和支持向量机的周跳探测与修复方法，对周跳检验量的时间序列经EMD分解后，对IMF分量作Hilbert变换，根据高频IMF分量的Hilbert幅值探测周跳，再结合支持向量机回归技术修复周跳，提高了周跳探测的灵敏度以及周跳修复的准确性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1、根据伪距和载波相位观测数据构成码相二次差时间序列D(t)，历元t＝1～L,其中L为大于1的自然数；

步骤2、对时间序列D(t)通过EMD分解算法进行多时间尺度分解，得到n个IMF分量和一个趋势分量，其中n为大于1的自然数；

步骤3、对各IMF分量进行Hilbert变换，得到各分量的Hilbert幅值；

步骤4、判断各分量的Hilbert幅值在t历元是否发生突变；

如果各分量imf_i的Hilbert幅值在t历元同时发生突变，则认为在t历元发生周跳，记录在该历元幅值发生突变的分量，执行步骤5；

如果各分量imf_i的Hilbert幅值在t历元没有同时发生突变，则认为没有发生周跳，对历元t加1，继续执行步骤4；

其中，判断各分量的Hilbert幅值在t历元发生突变的条件为：

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