[发明专利]基于多普勒辅助的MW组合法探测与修复周跳改进的方法

摘要

本发明公开了基于多普勒辅助的MW组合法探测与修复周跳改进的方法，其特征是，包括如下步骤：1）获取L1、L2的观测数据；2）获得载波相位和测码伪距观测方程；3）得到MW组合观测模型；4）计算出周跳；5）得到MW组合的平均宽巷模糊度和均方根；6）判断周跳；7）确定多普勒值与载波相位和时间的关系；8）得到多普勒积分观测模型；9）在L1频段信号、L2频段信号载波相位上分别添加m、n周的周跳；10）改进后的观测值重新进行多普勒积分运算；11）判断周跳发生；12）获得结果。这种方法能分辨出GPS信号L1和L2周跳发生的载波位置。

主权项

1.基于多普勒辅助的MW组合法探测与修复周跳改进的方法，其特征是，包括如下步骤：1)获取L1、L2的观测数据：分别获取T个GPS系统中L1、L2频段信号的载波相位码伪距P₁、P₂以及多普勒观测值D₁、D₂；2)获得载波相位和测码伪距观测方程：GPS系统中载波相位和测码伪距基本观测方程为公式(1)‑公式(4)；式中：λ₁和λ₂分别表示系统中L1频段信号和L2频段信号载波上的波长，f₁和f₂分别为对应的频率且f₁＝154×10.23MHz,f₂＝120×10.23MHz；和表示以周为单位的载波相位观测值；ρ为接收机到卫星P之间的几何距离；C表示光速；δt_u和δt_s分别代表接收机钟差和卫星P的钟差；I为电离层延迟误差；T为对流层延迟误差；N₁和N₂分别为L1和L2载波相位观测值的整周模糊度；3)得到MW组合观测模型：根据公式(1)‑公式(4)对载波相位观测值和码伪距观测值进行MW组合，得到MW组合观测模型：式中，λMW＝C/(f1‑f2)和NMW＝N1‑N2分别表示宽巷波长和宽巷模糊度；4)计算出周跳:结合步骤3)得到的MW组合观测模型解算出接收机在历元i的MW周跳检验量：5)得到MW组合的平均宽巷模糊度和均方根：递推计算前i个历元的平均宽巷模糊度以及均方根，递推公式为：其中，为前i个历元宽巷模糊度的平均值；σ(i)表示前i个历元的标准差；6)判断周跳：结合步骤5)中获得的平均宽巷模糊度和均方根进行组合，对周跳进行判断，若满足如下两个条件，则认为当前历元存在周跳：|(NMW(i)‑NMW(i+1)|≤1                    (10)但是由于NMW＝N1‑N2，当N1、N2同时产生相同周跳时，MW组合观测方程是无法检测出来的；7)确定多普勒值与载波相位和时间的关系：对于步骤6)无法用MW判断出周跳的历元，采用多普勒积分来对周跳进行判断，GPS多普勒值D表示载波相位的瞬时变换率，即式中，表示载波相位观测值；t表示观测时刻；8)得到多普勒积分观测模型：根据多普勒积分分别对载波相位L1频段信号、L2频段信号分别进行周跳的检测，L1频段信号的载波相位与多普勒值D联合，根据周跳检测模型公式(12)求出L1频段信号在某些历元A的周跳值ΔN₁；L2频段信号的载波相位与多普勒值D联合，根据公式(12)求出L2频段信号在某些历元B的周跳值ΔN₂：式中，ΔN表示残差，即周跳检验量，D分别表示载波相位和多普勒观测值，其中，单位分别为周和Hz，Δt表示第i和i‑1历元的时间间隔，即Δt＝t_i‑t_i‑1；9)在L1频段信号、L2频段信号载波相位上分别添加m、n周的周跳：对于在历元a发生周跳ΔN₁处，对L1频段信号的原始载波相位添加m周的周跳，添加周跳后的载波相位值为在历元b发生周跳ΔN₂处，对L2频段信号的原始载波相位添加n周的周跳，添加周跳后的相位值为10)改进后的观测值重新进行多普勒积分运算：对添加周跳后的载波相位值进行步骤7)、步骤8)运算，重新获得载波相位L1频段信号和L2频段信号的周跳值ΔN′₁和ΔN′₂11)判断周跳发生：对步骤10)得到的ΔN′1和ΔN′2做比进行判断：如果，情况1：则证明在历元i未发生周跳，或者ΔN₁在该历元有m周的周跳产生，ΔN₂在该历元有n周的周跳产生；情况2：则证明在历元i发生了周跳；12)获得结果：观测和的历元，重复步骤4)、5)、6)，如果历元在观测历元未发生周跳，则表明无周跳；如果历元在观测历元发生周跳，则表明ΔN₁在该历元有m周的周跳产生，ΔN₂在该历元有n周的周跳产生；如果在的历元处未发生周跳，则表明ΔN₁和ΔN₂在该历元有相同周跳产生。