[发明专利]惯性辅助的多频多模GNSS周跳修复方法及系统

说明书

本发明提供一种惯性辅助的多频多模GNSS周跳修复方法及系统，包括对所有卫星进行周跳探测，判断存在周跳的卫星，在确定周跳参数后，形成各系统各频率上伪距与相位的非差非组合历元间差分观测方程，只引入一个钟差变化量参数；根据电离层活跃程度采用滑动窗口内不同阶次的拟合函数对时变电离层进行建模和预报；进行惯性辅助周跳解算，对周跳修复方程的验后残差进行检验；采用三步法进行周跳值固定，并进周跳修复，最终修复相位观测值。本发明可以在动态复杂环境下，准确的修复GNSS不同系统不同频率上的周跳值，为后续定位解算处理提供干净无污染的观测数据。

技术领域

本发明属于GNSS/SINS组合导航领域，尤其涉及一种惯性辅助的多频多模GNSS周跳修复方法及系统。

背景技术

全球导航卫星系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)已经进入了一个多频多模的新时代，以GPS、GLONASS、BDS和Galileo为代表的四大系统正稳步发展。截止目前，GPS已有10颗卫星可以发射L5频率信号，GLONASS下一代卫星GLONASS-K也将具备发射第三频率信号，BDS在轨卫星包括14颗北斗2代卫星和5颗北斗3代卫星，所有卫星具备发射三频信号，而Galileo在轨卫星有11颗可以正常工作，所有卫星能够发射多频信号。多频多模的GNSS增加了可见的卫星数，带来了更多的观测值，极大地改善了卫星几何构型，具有更好的定位精度和和收敛速度，同时也提高了GNSS定位的连续性和可靠性。

多频多模的卫星信号给GNSS数据处理带来了更多的挑战，其中周跳修复是GNSS数据预处理中的重要环节。周跳是指载波相位发生整周跳变的现象，它会导致模糊度重新初始化，如果不将其修复，会引起定位精度下降，严重时甚至会导致定位重新收敛。周跳修复过程包括周跳探测、整数值估计以及相位观测值改正。目前，周跳修复包括无几何模式和几何模式两大类，均采用超宽巷-宽巷-窄巷的组合方式逐级修复，但针对当前多频多模GNSS周跳修复，存在如下问题：

1)不同系统不同频率的观测值在不同的电离层条件下，需要选取不同的超宽巷-宽巷-窄巷组合，随着观测值种类的增加，将形成更为复杂的组合对，不利于周跳修复的统一处理。

2)采用组合方式进行逐级修复周跳，如果某个组合不能成功修复周跳，那么所有频率上的周跳修复都将失败，且这种组合方式中的窄巷受到各种误差的影响，固定同样困难。

3)当前周跳修复技术仅利用了GNSS自身的观测信息，随着GNSS应用领域的拓宽，出现了城市峡谷、高动态条件、信号干扰等复杂环境，卫星数小于4颗，观测值质量不佳，将严重影响周跳修复的成功率。

4)采用LAMBDA方法固定周跳整数值，虽然可靠性好，但受到各种误差影响，固定率整体比较低，周跳修复容易失败。

发明内容

针对以上问题，本发明给出了一种捷联惯导(SINS，Starpdown InertialNavigation System)辅助多频多模GNSS周跳修复的方法，采用非差非组合的统一处理方式以及三步走的周跳固定方法，能够稳健的修复GNSS不同系统不同频率上的周跳值，为后续定位解算处理提供干净无污染的观测数据。

本发明提供的技术方案为一种惯性辅助的多频多模GNSS周跳修复方法，包括以下步骤，

步骤1，对所有卫星进行周跳探测，判断存在周跳的卫星，在确定周跳参数后，形成各系统各频率上伪距与相位的非差非组合历元间差分观测方程，

所述非差非组合历元间差分观测方程中，对多频多系统GNSS的相位和伪距观测值不进行任何组合，直接采用独立的原始观测值，设选取某个卫星系统钟差为基准，其它卫星系统钟差描述为系统间偏差，经过历元间差分后，只保留基准钟差的变化量，去掉系统间偏差的变化量；待估参数还包括一个位置变化量、一个钟差变化量和每颗卫星上的电离层变化量；