[发明专利]一种适应于双天线动态定向的联合周跳探测方法

说明书

本发明公开了一种适应于双天线动态定向的联合周跳探测方法。本发明首先通过多普勒频率对大周跳进行探测；然后采用双频GF对小周跳进行探测；若检测确认无周跳的卫星PDOP值满足条件，则通过该卫星子集已固定的整周模糊度计算基线向量，并反算其他卫星的整周模糊度以此判断是否发生周跳；否则构建历元间载波相位三差观测量进行进一步周跳探测，通过计算前后历元基线变化量及其中误差，判断是否存在发生周跳的卫星。本发明将三种周跳探测方法进行有机结合，三种周跳探测方法互相补充，综合判别，在最大程度上降低错检概率以应对各类应用场景。

技术领域

本发明涉及GNSS(Global Navigation Satellite System,全球导航卫星系统)载波相位差分技术领域，具体涉及一种适应于双天线动态定向的联合周跳探测方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，人类的活动领域得以不断扩展，从深海到陆地甚至到外大气层都有人类活动的痕迹，伴随着人类活动领域的不断扩展，卫星、飞机、导弹、运动平台的稳定、微波通信天线的自动跟踪、勘探和探测等研究活动都需要定向导航技术。因此，定向导航技术的研究在科学研究、工程领域中具有重要的意义。与传统的定向导航技术(如，陀螺寻北装置、磁罗经、无线电导航仪和电子罗盘等)相比，GNSS定向具有精度高、结构简单、价格便宜等优势，且其精度不会随着时间而减弱，是其它定向系统无法比拟的。除此之外，GNSS定向不像红外那样受扫描范围的限制，没有范围和黑夜的限制，也没有陀螺漂移的问题。因此，GNSS定向系统具有巨大的应用潜力，深入地对其进行研究和开发具有重要的意义。

GNSS定向是通过采用双天线载波相位差分求解基线向量来实现的。由于载波相位观测量精度可达毫米级，因此，在两个天线距离3米的情况下，定向精度可达1mil。但是，由于载波相位存在整周模糊度，在利用载波相位进行基线解算之前必须首先确定每颗卫星载波相位的整周模糊度，这个过程叫做整周模糊度固定。整周模糊度固定的过程繁琐、计算量较大，然而一旦固定，正常情况下不会发生变化，即我们可以延续之前的固定结果，直接利用高精度的载波相位观测量求解基线向量，并得到高精度的定向结果。但是，由于卫星导航载波信号微弱，在收到遮挡或干扰的情况下极易发生周跳，如果对于发生周跳的载波信号，我们仍然采用之前固定的结果，就会对最终的定向精度产生严重的影响。因此，必须对载波相位进行周跳探测。

周跳探测的方法有很多，但是每种方法都存在其局限性，尤其对于单频模式在动态场景下发生的小周跳，目前来说没有一种有效的方法可以对其进行直接的探测。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适应于双天线动态定向的联合周跳探测方法，针对动态场景，综合运用多种周跳探测方法对载波相位周跳进行探测，能有效实现各种应用模式下的周跳探测。

本发明的适应于双天线动态定向的联合周跳探测方法，包括如下步骤：

步骤1，采用多普勒频率对大周跳进行探测，进而执行步骤2，但接收机若为单频模式，则跳过步骤2、3，直接执行步骤4；

步骤2，采用双频GF法对小周跳进行探测，进而执行步骤3；

步骤3，计算经步骤1、步骤2未探测出周跳的卫星PDOP值，若PDOP大于或等于设定的阈值A，则执行步骤4；若PDOP小于设定的阈值A，则执行步骤5；

步骤4，采用改进的三差法对小周跳做进一步探测，进而执行步骤5；

其中，构建历元间载波相位三差观测量T如下：

T(k)＝H(k)[B(k)-B(k-1)]＝H(k)ΔB(k)

其中，B为双天线基线向量，H为观测向量；

联合所有未探测出周跳的卫星三差观测量求解基线向量变化量ΔB(k)，并计算中误差rms；若rms小于或等于设定阈值B，则认为所有卫星均无周跳；若rms大于设定阈值B，则进行如下判别：