[发明专利]一种基于位置域曲线约束的单频动态周跳探测与修复方法

说明书

本发明涉及一种基于位置域曲线约束的单频动态周跳探测与修复方法，首先，选取适当长度的时间窗口，利用窗口内各个历元的位置求解被观测对象在该时间窗口中的动力学模型，然后以获取的动力学模型作为约束条件与当前历元的三差观测方程联立求解得到浮点周跳值；可选的，利用LAMBDA方法对周跳浮点解尝试固定。本发明针对单频低成本GNSS卫星数据特点设计；适用于静态和动态测量模式；适用于单卫星系统以及多卫星系统之间的组合应用；基于位置参数构建曲线拟合约束方程，模型强度更高，不受可用卫星变化的影响，稳定性更强；与传统的三差迭代解基线法相比，不要求单历元的多余观测量，适用范围更广、更适合实际应用。

技术领域

本发明涉及卫星定位导航GNSS数据处理领域，尤其涉及一种用于卫星定位导航等应用中单频CDMA卫星系统数据预处理的周跳探测与修复方法。

背景技术

全球卫星导航系统(GNSS)发展至今，精密定位技术已较为成熟。高精度RTK定位技术可以提供高质量的实时定位服务，其应用范围已经扩展到导航定位、水利、国土、城市规划、国家重大工程建设等各个领域。载波相位观测值的应用是高精度GNSS测量的关键。在载波相位测量过程中，由于卫星信号被障碍物遮挡，大气条件恶劣或无线电信号干扰等原因，会导致计数器无法计数而使观测值发生整周跳变。即使只有一周的周跳也会对定位结果产生20cm左右的影响，因此在用载波相位观测值进行解算之前，必须要对周跳进行处理。

由于低成本终端与精密的测地型仪器相比性能较差，其周跳探测技术更具有挑战性。低成本导航终端一般仅接收单频信号，因而无法像双频、三频接收机，可以通过两个或三个频率间的组合来探测周跳。此外，由于硬件性能较差，低成本终端接收的数据往往具有信噪比低，易频繁中断，卫星失锁多，受多路径效应影响大等问题，这些特点均为单频周跳探测技术带来了困难和挑战。

目前对于单频观测值，一般可采用多项式拟合法，高次差分法，三差法及伪距和相位组合法等周跳探测方法。多项式拟合法这种基于观测值域逐个卫星的拟合方法模型较弱，对于频繁发生的周跳无法有效探测。高次差分法则是利用相位观测值高次差的规律性进行周跳探测。上述两种方法均适用于静态或低动态的GNSS解算。三差法的原理是利用三差观测值(星间、站间和历元间差分)对周跳的敏感性进行周跳探测。经历元间差分后模糊度参数被消去，可利用三差解基线的残差值判断有无周跳发生，或将周跳视为未知数与位置参数一同求解。但是三差法对多余观测量要求较高，当三差观测值个数小于4时该方法就无法使用，且实际应用中一般需要5-6个或更多观测值才能得到较好的探测效果。伪距和相位组合的方法也适用于单频观测值，但该方法的精度受伪距观测值精度的影响较大，难以实现较高精度的周跳探测。

综上所述，本发明提出一种基于位置域曲线约束的单频动态周跳探测与修复方法，克服了现有方法的局限性，具有更高的准确性、稳定性及探测精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单频动态周跳探测与修复方法，能够处理卫星定位导航等应用中单频CDMA卫星系统数据预处理的周跳问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于位置域曲线约束的单频动态周跳探测与修复方法，包括：

步骤L1：获取观测对象的单频实时GNSS观测数据，根据所述实时GNSS观测数据构建三差观测方程；(本领域常规技术)

步骤L2：选取长度为n的时间窗口，设当前历元为i+n，判断所述观测对象的当前累积观测历元数是否小于n，其中，4≤n≤14，i≥1，n及i均为正整数；

若是，进入步骤L3；

若否，进入步骤L4；

步骤L3：根据所述三差观测方程，获取第一周跳参数浮点解；

步骤L4：根据所述时间窗口中各历元的位置参数获取动力学模型，获取所述观测对象在该时间窗口中的运动状态；