一種北斗三頻周跳探測與修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種北斗三頻周跳探測與修復(fù)方法，特別是涉及一種基于三頻偽距相 位和電離層殘差法的北斗三頻周跳探測與修復(fù)方法，屬于北斗導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)目前正處于測試階段，全面建成后將為全球用戶提供定位、導(dǎo)航、授 時及短報文通信服務(wù)。目前已在測繪、智能交通、機械控制、工業(yè)測量等方面得到應(yīng)用。隨著 北斗(BDS)逐漸成熟，對導(dǎo)航定位的精度要求更為嚴格。周跳是影響定位精度的一個很重要 的因素。周跳的探測與修復(fù)是北斗導(dǎo)航定位的關(guān)鍵步驟之一。有效地探測與修復(fù)周跳，保證 觀測數(shù)據(jù)的"干凈"并準確定位，是導(dǎo)航定位系統(tǒng)研究的意義和價值所在。而多頻組合定位 技術(shù)與應(yīng)用研究受到越來越多的關(guān)注。多頻數(shù)據(jù)的最大優(yōu)勢是創(chuàng)造一個更加優(yōu)良的特征數(shù) 據(jù)相結(jié)合的能力，可用于周跳的探測與修復(fù)等數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制中。現(xiàn)階段，對北斗三頻觀測 數(shù)據(jù)的周跳探測與修復(fù)是研究的熱點。在三頻情況下，組合觀測量具有波長較長、噪聲較 小、電離層影響較小等特征，能有效提高周跳探測精度。目前，國內(nèi)外多位專家對北斗三頻 周跳探測與修復(fù)做出了相應(yīng)的研究，這些方法主要有偽距相位法、無幾何相位法和高次差 法等。偽距相位法能夠探測出三頻載波相位數(shù)據(jù)中的大周跳并通過對探測出的周跳向下取 整從而快速修復(fù)周跳，但該方法對于小周跳則不敏感;無幾何相位能夠有效探測北斗三頻 載波觀測數(shù)據(jù)中的周跳，只是修復(fù)周跳時算法搜索范圍大、搜索步長容易受采樣率的影響； 高次差法用于小周跳探測亦是不適合的，因為高次差法在載波相位歷元間通過多次做差， 放大周跳的同時也放大了噪聲信號。因此，實有必要提出一種技術(shù)手段，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種北斗三頻周跳探測與修復(fù)方法，用于解決北斗觀測數(shù)據(jù)中存在 的周跳問題，能有效探測北斗三頻載波觀測數(shù)據(jù)中的大小周跳并且只需將探測出的周跳值 向下取整即可完成周跳的修復(fù)，方法簡單快捷，可實現(xiàn)周跳的快速修復(fù)。
[0004] 本發(fā)明北斗三頻周跳探測與修復(fù)方法是這樣實現(xiàn)的：首先獲取任意一組北斗B1、 B2、B3三個頻段的偽距觀測值Ri，R2，R3和載波相位觀測值約，外，％;然后用偽距相位法和電 離層殘差法分別對偽距組合觀測值R abc和載波相位組合觀測值識#構(gòu)造出3個組合周跳檢驗 量;在B1、B2、B3三個頻段任意歷元t加入不同的周跳組合，用3個組合周跳檢驗量來進行周 跳的探測，若檢驗量超過其閾值，則判斷為發(fā)生了周跳;最后將3個組合周跳檢驗量實際探 測出的周跳值與周跳理論解對比，若一致，則通過將周跳檢驗量探測出的周跳值向下取整 來完成周跳的修復(fù)。
[0005] 所述北斗三頻周跳探測與修復(fù)方法的具體步驟如下：
[0006] Stepl、獲取任意一組北斗B1、B2、B3三個頻段的偽距觀測值Ri，R2，R3和載波相位觀 測值奶，奶，砰；
[0007] Step2、用偽距相位法和電離層殘差法分別對偽距組合觀測值Rabc和載波相位組合 觀測值9?構(gòu)造出3個組合周跳檢驗量；
[0008] Step3、在北斗B1、B2、B3三個頻段加入不同的周跳組合，用3個組合周跳檢驗量來 進行周跳探測;若加入周跳后檢驗量超過其閾值，則判斷為發(fā)生了周跳，此時進入到Step4; 否則判斷為未發(fā)生周跳；
[0009] Step4、3個組合周跳檢驗量探測得到實際周跳值，將實際周跳值與周跳理論解對 比，若一致，則將3個組合周跳檢驗量探測出的實際周跳值向下取整即可完成周跳的修復(fù)； 若不一致則返回到Step2重新構(gòu)造組合周跳檢驗量進行周跳探測；其中，周跳理論解是用偽 距相位法選擇的2個載波相位組合系數(shù)和用電離層殘差法選擇的1個組合系數(shù)聯(lián)合的方程 組求解得到的；
[0010]
(1)
[0011] 式中ΔΝι，ΔΝ2, ΔΝ3為加入的周跳組合;ηι，η2，η3為探測出的周跳值向下取整后的 實數(shù)值;f2，f3分別為北斗B2、B3兩個頻段的頻率山，么上是第一個載波相位組合系數(shù)；i 2， 」_2，1?是第二個載波相位組合系數(shù)。
[0012]所述步驟Step2中，構(gòu)造3個組合周跳檢驗量的具體步驟為：
[0013] Step2.1、先用偽距相位法構(gòu)造出組合周跳檢驗量：用偽距組合觀測值U咸去載 波相位組合觀測值只>，并將其差值再在歷元t間求差，得到偽距相位組合周跳檢驗量Δ Ni jk, abc ；
[0014]
[0015]
[0016 ] ⑵式和(3)式中北斗三頻偽距組合觀測值Rabc為：
[0017] Rabc = aRi+bR2+cR3 = Ρ+Τ+δΓ+η^〇Ι ι+ε abc (4) 式中a，b，c為偽距組合系數(shù)，均為實數(shù)，且滿足a+b+c = 1; Ri，R2，R3分別為Β1、Β2、Β3三個 頻段的偽距觀測值，單位為米
為組合波長;N#為組合模糊度； A Rab。為偽距觀測值變化量；Δ eab。為偽距觀測噪聲變化量；
為載波 相位組合的電離層影響系數(shù)；
為偽距組合的電離層影響系數(shù)； …i ^ 1 是偽距組合觀測噪聲；
[0018] 北斗三頻載波相位組合觀測值仏為
[0019]
[0020] 其中i，j，k是載波相位組合系數(shù)；科，％，％分別為B1、B2、B3三個頻段載波相位觀測 值，單位為周;Μ，λ2，λ 3分別為B1、B2、B3三個頻段的波長;P是接收機和衛(wèi)星間距;T是對流層 延遲;δ:是衛(wèi)星軌道誤差;他，N 2，N3分別為三頻載波相位各自的整周模糊度；I ^B1頻段載 波相位只考慮一階系數(shù)的電離層延遲，以m為單位；ει，ε2，ε 3是三頻載波相位各自的觀測噪 聲；f為電離層參數(shù)，￡ijk為組合觀測噪聲;叫1^。= (nijk+rUcOAijk是偽距相位組 合電離層影響系數(shù)；是載波相位組合觀測量的變化量；A 為載波相位組合噪聲變化 量；△ Ιι為電離層延遲變化量；
[0021] Step2.2、再用電離層殘差法對載波相位組合觀測值構(gòu)造出電離層殘差組合周 跳檢驗量Δ Φ 23如下：
[0022]
[0023]式(6)中f2，f3分別為北斗Β2、Β3兩個頻段的頻率;t為獲取偽距觀測值和載波相位 觀測值的時刻，也稱歷元，t+Ι為t的下一個時刻；仍0)、％0)分別為t歷元時北斗B2、B3頻 段的載波相位觀測值；％+ 1)、+ 1)分別為t+Ι歷元時北斗B2、B3頻段的載波相位觀 測值。
[0024] 所述步驟Step3中，3個組合周跳檢驗量的閾值對應(yīng)為0.25、0.06、0.04周。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明可有效探測出北斗B1、B2、B3三個頻段的任意大、小 周跳，并且只需將探測出的周跳值向下取整即可完成周跳的修復(fù)，修復(fù)方法復(fù)雜度低，簡單 快捷，可快速修復(fù)周跳。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明中的流程圖；
[0027] 圖2是本發(fā)明未加周跳時3個組合周跳檢驗量的顯示圖；
[0028]圖3是本發(fā)明在100歷元加入周跳組合(1，0,0)時3個組合周跳檢驗量的顯示圖； [0029]圖4是本發(fā)明在150歷元加入周跳組合(1，50，12)時3個組合周跳檢驗量的顯示圖； [0030]圖5是本發(fā)明在290歷元加入周跳組合(1，1，1)時3個組合周跳檢驗量的顯示圖。
【具體實施方式】
[0031]實施例1:如圖1-5所示，一種北斗三頻周跳探測與修復(fù)方法，首先獲取任意一組北 斗B1、B2、B3三個頻段的偽距觀測值Ri，R2，R3和載波相位觀測值你％奶;然后用偽距相位法 和電離層殘差法分別對偽距組合觀測值Rabc和載波相位組合觀測值參#構(gòu)造出3個組合周跳 檢驗量;在B1、B2、B3三個頻段任意歷元t加入不同的周跳組合，用3個組合周跳檢驗量來進 行周跳的探測，若檢驗量超過其閾值，則判斷為發(fā)生了周跳;最后將3個組合周跳檢驗量實 際探測出的周跳值與周跳理論解對比，若一致，則通過將周跳檢驗量探測出的周跳值向下 取整來完成周跳的修復(fù)。
[0032]所述北斗三頻周跳探測與修復(fù)方法的具體步驟如下：
[0033] Stepl、獲取任意一組北斗B1、B2、B3三個頻段的偽距