[发明专利]基于卡尔曼滤波的GNSS高适应性周跳探测与修复方法

说明书

本发明公开了一种基于卡尔曼滤波的GNSS高适应性周跳探测与修复方法，首先将原始伪距与载波观测值分别在卫星间和历元间进行差分，利用差分后的观测值建立周跳探测方程，联合利用星地距建立的状态方程，建立附加周跳参数的卡尔曼滤波估计模型，从而通过卡尔曼滤波估计得到各频率观测值的周跳实数解。再通过LAMBDA方法对周跳实数解进行固定，得到周跳整数解，进而实现周跳的修复。该发明是一种适用于多频多星座、单点定位和相对定位、动态和静态等多种情况下的周跳探测与修复方法。与其他方法相比，具有适用范围更广、探测精度高、修复效果好等特点，更适合实际应用。

技术领域

本发明属于导肮定位领域，具体涉及一种基于卡尔曼滤波的GNSS高适应性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。高精度定位技术可以提供高质量的定位服务，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。载波相位是GNSS精密定位中最主要的观测值。在对载波相位的观测过程中，由于外界干扰或者硬件故障等原因，造成接收机整周计数器发生中断，从而导致载波相位观测值发生整周跳变，这个整周跳变被称作周跳。周跳的存在会给后续的模糊度固定以及定位结果产生严重的影响，即使只有一颗卫星发生一周的周跳，也会对定位结果造成几厘米的偏差。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。

自载波定位技术出现以来，已有多种周跳的探测与修复方法被提出。早期的方法有高次差法，多项式拟合法，HMW组合法以及TurboEdit法等.这些方法虽在早期的GNSS精密数据处理中得到了广泛应用，但都各自存在着一定的局限性。具体表现在或由于非差相位观测值所含误差较多，对小周跳探测不敏感；或只针对双频观测数据，不适用于单频接收机；或对一些不敏感周跳组合无法进行探测与修复。综上所述，本发明提供了一种基于卡尔曼滤波的GNSS高适应性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

本发明的目的是针对其他方法的局限性，提供一种高适应性的周跳探测与修复方法，这种方法能适应多频多星座、单点定位和相对定位，动态和静态等多种工作模型。

实现本发明目的的技术方案：

基于卡尔曼滤波的GNSS高适应性周跳探测与修复方法，具体包括如下步骤：

步骤一、提取不同频点上的载波相位及伪距观测值，并在卫星间、历元间进行两次差分，得到周跳探测模型；

步骤二、建立星地距状态方程，假设前t个历元无周跳发生，其中，t≥10，结合观测方程及状态方程进行卡尔曼滤波，循环t个历元后得到较为精确的状态参数；

步骤三、设第t个历元之后的某一历元的载波相位观测值中均包含周跳参数，联合附加周跳参数的状态方程，进行卡尔曼滤波估计，得到周跳实数解；

步骤四、通过使用LAMBDA方法，得到周跳固定解，进而对观测值中的周跳进行修复。

作为本发明基于卡尔曼滤波的GNSS高适应性周跳探测与修复方法的进一步优选方案，步骤一中所述的周跳探测模型的建立包括以下步骤：

步骤1.1、获得观测数据：分别获取同一卫星系统不同频段信号的载波相位观测值和伪距观测值P_i；

步骤1.2、获得载波相位和伪距观测方程：载波相位和伪距观测方程为公式(1)和公式(2)；

P_i＝ρ+c(δT_r-δT^s)+ρ_ion,i+ρ_tro+d_r-d^s+ε (2)