[发明专利]一种GPS双频非差周跳探测与修复方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航定位技术领域，尤其涉及一种GPS(Global Positioning System，全球定位系统)双频非差周跳探测与修复方法及装置。

背景技术

目前，在卫星导航技术领域，周跳探测与修复是GPS卫星导航定位数据预处理阶段的关键问题，对数据网平差中的参数估计和计算效率有着显著影响，决定了GPS高精度定位定轨的效果。

同时，在GPS精密单点定位(PPP，Precise Point Positioning)技术的研究和应用越来越广泛的情况下，非差相位算法也越来越重要。但因非差相位算法不能利用差分法消除相关误差，所以，与差分模式相比较，非差模式下对GPS数据的周跳探测与修复更为困难。

目前，常用的非差观测值周跳探测方法主要有高次差法、多项式拟合法、电离层残差法、TurboEdit方法、卡尔曼滤波法及小波变换法等。其中，TurboEdit算法的探测精度高且易于实现，然而TurboEdit方法中的两个组合观测值都采用了双频伪距观测值，虽然观测值采用的是P码观测值，但相对于高精度定位要求，误差仍然偏高，且无法探测并修复小于2周以内的周跳。

几何无关(GF，Geometry-Free)组合采用了多项式拟合伪距观测值，但该组合引入了人为误差，降低了小周跳修复能力。

为了进一步提高定位精度，满足GPS导航高精度定位的需求，迫切需要一种高效的周跳探测与修复方法，能够探测并修复小周跳、大周跳、特殊周跳和连续周跳，为数据后续高效处理打下坚定的基础。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种GPS双频非差周跳探测与修复方法及装置，用于解决现有技术中因未考虑GPS卫星高度角因素、多项式拟合误差导致的低高度角周跳误探率高、难以探测与准确修复小周跳的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一、一种GPS双频非差周跳探测方法，包括：

步骤1，读取GPS观测值，根据GPS观测值生成第一检测量和第二检测量，第一检测量为MW组合检测量，第二检测量为GF组合检测量；

步骤2，利用自适应滑动窗口模型对第一检测量进行平滑，对平滑后的第一检测量进行周跳探测，获取第一探测结果；

步骤3，利用历元求差法对第二检测量求差生成第三检测量，对第三检测量进行周跳探测，获取第二探测结果；所述的第三检测量包括当前历元和上一历元的第二检测量之差以及当前历元和下一历元的第二检测量之差；

步骤4，分析第一探测结果及第二探测结果，解算周跳历元处的第一检测量及第三检测量获得第一周跳值和第二周跳值，即第一频段和第二频段的周跳值。

步骤2中所述的利用自适应滑动窗口模型对第一检测量进行平滑，具体为：

历元初始阶段，即卫星高度角不大于30度、且历元值不大于最大窗口长度时，利用对第一检测量进行平滑，该阶段窗口长度sm＝int(i)；

历元中期阶段，即卫星高度角大于30度时，利用对第一检测量进行平滑，该阶段窗口长度sm＝int[min(N/10,30)]；

历元后期阶段，即卫星高度角不大于30度、且历元值大于最大窗口长度时，利用对第一检测量进行平滑，该阶段窗口长度sm＝int[smax(1-sine)]；

其中，分别表示历元i、j下第一检测量，分别为平滑后的历元i、(i-1)下第一检测量，i为当前历元值，N为历元总数，e为当前历元的卫星高度角，smax为最大窗口长度，即在预设采样率下卫星高度角首次达到30度时的历元值。

步骤2中所述的对平滑后的第一检测量进行周跳探测，具体为：

求取差值若不满足则当前历元存在周跳；其中，为当前历元第一检测量，为平滑后的上一历元第一检测量，σ_i为的标准差。

步骤3中所述的对第三检测量进行周跳探测，包括：