[发明专利]一种动态环境下单频周跳检测与修复方法

说明书

本发明涉及一种动态环境下单频周跳检测与修复方法，属于卫星导航高精度定位领域。本发明有一定的数理统计理论基础，与其他周跳检测修复方法需要双频点、不能同时修复大周跳和小周跳、需逐个剔除卫星后再次计算相比，该方法可以直接计算出各个卫星周跳数值大小及其对定位的影响，计算量大大减少，且通过试验表明该算法可以正确的检测和修复卫星周跳，是一种便捷快速有效的动态环境下单频周跳检测与修复方法。

技术领域

本发明涉及一种动态环境下单频周跳检测与修复方法，属于卫星导航高精度定位领域。

背景技术

在使用载波相位进行高精度定位的时候，关键是实时整周模糊度的确定。由于接收机在求解出整周模糊度之后，在后续观测期间，可能受到多种干扰影响，导致接收机对卫星的载波观测值可能发生周跳。周跳会影响定位结果的可靠性，并且由于引入较大误差，若不修复会影响之后所有时刻的定位精度，因此持续的周跳检测与实时修复是高精度卫星导航定位系统中不可缺少的关键部分。

静态环境下，由于接收机相对静止，伪距载波等观测量变化较小，环境稳定，且位置无变化，因此易于周跳检测与修复。动态环境下，由于接收机载体运动复杂，受到信号阻挡、环境变化及大气扰动等影响，可能导致多周跳和连续周跳等现象出现，使得动态环境下周跳探测与修复变得更加困难。

目前周跳检测与修复的方法有很多，如多项式拟合法、高次差法、电离层残差法、伪距载波相位组合法等，但是这些方法都不适用于动态环境下的单频接收机。由于电离层残差法、伪距载波相位组合法需要对多个频点的载波进行组合，而单频接收机只能提供一个频点的载波观测值，因此不能使用电离层残差法、伪距载波相位组合法。多项式拟合法、高次差法可以用于单频接收机，但是需要接收机处于静止或低速运动的状态，因此也不适用于处于快速运动状态下的单频接收机。针对这一问题，本发明提出一种适合于快速运动状态下单频接收机的周跳检测与修复方法，克服现有技术的不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种动态环境下单频周跳检测与修复方法，该方法，克服了现有周跳检测修复方法的缺点，电离层残差和伪距组合法利用双频且不能同时检测大周跳和小周跳，利用定位残差的方法计算量大需多次重复最小二乘计算，而本发明提供的方法既能同时检测和修复大周跳和小周跳，又可以仅利用单频数据，且不依赖于接收机的运动状态，在定位的同时即可进行周跳检测与修复，计算量小且速度快。

本发明采用了如下所述的技术方案：

一种动态环境下单频周跳检测与修复方法，包括如下步骤：

步骤1、建立接收机的初始定位矩阵为：

Y＝Gα+ε

其中，Y为双差载波观测量减去双差载波整周模糊度，G为双差载波观测矩阵，α为待求解的差分位置三维坐标,ε为载波观测误差；

在进行双差计算时，选取某个卫星作为基准星，其他各个卫星为非基准卫星，其他各个卫星与基准星做双差计算，共有n个非基准卫星；

步骤2、在G矩阵中最后加入一列，数值为载波观测量对应的波长λ，将该增广矩阵记为X，相对应的，在待求解的差分位置三维坐标α最后加入一个未知参数，将该四维未知参数记为β，此时扩展定位矩阵为Y＝Xβ+ε；

步骤3、对扩展定位矩阵Y＝Xβ+ε进行最小二乘定位解算，然后计算残差平方和，并根据得到的残差平方和计算双差载波观测量误差方差其中n是观测方程个数，n大于等于5，p为参数个数，即X矩阵为n行、p列矩阵；

步骤4、将与第一门限值进行比较，不低于第一门限值时则表明存在至少一颗卫星发生周跳，执行步骤5，若低于第一门限值则表明卫星观测量无异常，输出定位结果，执行步骤10，第一门限值为一设定值；

步骤5、计算扩展定位矩阵的投影矩阵H，如下：