一种北斗三频周跳探测与修复方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种北斗三频周跳探测与修复方法，特别是涉及一种基于三频伪距相 位和电离层残差法的北斗三频周跳探测与修复方法，属于北斗导航定位数据处理技术领 域。
【背景技术】
[0002] 北斗导航系统目前正处于测试阶段，全面建成后将为全球用户提供定位、导航、授 时及短报文通信服务。目前已在测绘、智能交通、机械控制、工业测量等方面得到应用。随着 北斗(BDS)逐渐成熟，对导航定位的精度要求更为严格。周跳是影响定位精度的一个很重要 的因素。周跳的探测与修复是北斗导航定位的关键步骤之一。有效地探测与修复周跳，保证 观测数据的"干净"并准确定位，是导航定位系统研究的意义和价值所在。而多频组合定位 技术与应用研究受到越来越多的关注。多频数据的最大优势是创造一个更加优良的特征数 据相结合的能力，可用于周跳的探测与修复等数据质量的控制中。现阶段，对北斗三频观测 数据的周跳探测与修复是研究的热点。在三频情况下，组合观测量具有波长较长、噪声较 小、电离层影响较小等特征，能有效提高周跳探测精度。目前，国内外多位专家对北斗三频 周跳探测与修复做出了相应的研究，这些方法主要有伪距相位法、无几何相位法和高次差 法等。伪距相位法能够探测出三频载波相位数据中的大周跳并通过对探测出的周跳向下取 整从而快速修复周跳，但该方法对于小周跳则不敏感;无几何相位能够有效探测北斗三频 载波观测数据中的周跳，只是修复周跳时算法搜索范围大、搜索步长容易受采样率的影响； 高次差法用于小周跳探测亦是不适合的，因为高次差法在载波相位历元间通过多次做差， 放大周跳的同时也放大了噪声信号。因此，实有必要提出一种技术手段，以解决上述问题。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种北斗三频周跳探测与修复方法，用于解决北斗观测数据中存在 的周跳问题，能有效探测北斗三频载波观测数据中的大小周跳并且只需将探测出的周跳值 向下取整即可完成周跳的修复，方法简单快捷，可实现周跳的快速修复。
[0004] 本发明北斗三频周跳探测与修复方法是这样实现的：首先获取任意一组北斗B1、 B2、B3三个频段的伪距观测值Ri，R2，R3和载波相位观测值約，外，％;然后用伪距相位法和电 离层残差法分别对伪距组合观测值R abc和载波相位组合观测值识#构造出3个组合周跳检验 量;在B1、B2、B3三个频段任意历元t加入不同的周跳组合，用3个组合周跳检验量来进行周 跳的探测，若检验量超过其阈值，则判断为发生了周跳;最后将3个组合周跳检验量实际探 测出的周跳值与周跳理论解对比，若一致，则通过将周跳检验量探测出的周跳值向下取整 来完成周跳的修复。
[0005] 所述北斗三频周跳探测与修复方法的具体步骤如下：
[0006] Stepl、获取任意一组北斗B1、B2、B3三个频段的伪距观测值Ri，R2，R3和载波相位观 测值奶，奶，砰；
[0007] Step2、用伪距相位法和电离层残差法分别对伪距组合观测值Rabc和载波相位组合 观测值9?构造出3个组合周跳检验量；
[0008] Step3、在北斗B1、B2、B3三个频段加入不同的周跳组合，用3个组合周跳检验量来 进行周跳探测;若加入周跳后检验量超过其阈值，则判断为发生了周跳，此时进入到Step4; 否则判断为未发生周跳；
[0009] Step4、3个组合周跳检验量探测得到实际周跳值，将实际周跳值与周跳理论解对 比，若一致，则将3个组合周跳检验量探测出的实际周跳值向下取整即可完成周跳的修复； 若不一致则返回到Step2重新构造组合周跳检验量进行周跳探测；其中，周跳理论解是用伪 距相位法选择的2个载波相位组合系数和用电离层残差法选择的1个组合系数联合的方程 组求解得到的；
[0010]
(1)
[0011] 式中ΔΝι，ΔΝ2, ΔΝ3为加入的周跳组合;ηι，η2，η3为探测出的周跳值向下取整后的 实数值;f2，f3分别为北斗B2、B3两个频段的频率山，么上是第一个载波相位组合系数；i 2， 」_2，1?是第二个载波相位组合系数。
[0012]所述步骤Step2中，构造3个组合周跳检验量的具体步骤为：
[0013] Step2.1、先用伪距相位法构造出组合周跳检验量：用伪距组合观测值U咸去载 波相位组合观测值只>，并将其差值再在历元t间求差，得到伪距相位组合周跳检验量Δ Ni jk, abc ；
[0014]
[0015]
[0016 ] ⑵式和(3)式中北斗三频伪距组合观测值Rabc为：
[0017] Rabc = aRi+bR2+cR3 = Ρ+Τ+δΓ+η^〇Ι ι+ε abc (4) 式中a，b，c为伪距组合系数，均为实数，且满足a+b+c = 1; Ri，R2，R3分别为Β1、Β2、Β3三个 频段的伪距观测值，单位为米
为组合波长;N#为组合模糊度； A Rab。为伪距观测值变化量；Δ eab。为伪距观测噪声变化量；
为载波 相位组合的电离层影响系数；
为伪距组合的电离层影响系数； …i ^ 1 是伪距组合观测噪声；
[0018] 北斗三频载波相位组合观测值仏为
[0019]
[0020] 其中i，j，k是载波相位组合系数；科，％，％分别为B1、B2、B3三个频段载波相位观测 值，单位为周;Μ，λ2，λ 3分别为B1、B2、B3三个频段的波长;P是接收机和卫星间距;T是对流层 延迟;δ:是卫星轨道误差;他，N 2，N3分别为三频载波相位各自的整周模糊度；I ^B1频段载 波相位只考虑一阶系数的电离层延迟，以m为单位；ει，ε2，ε 3是三频载波相位各自的观测噪 声；f为电离层参数，￡ijk为组合观测噪声;叫1^。= (nijk+rUcOAijk是伪距相位组 合电离层影响系数；是载波相位组合观测量的变化量；A 为载波相位组合噪声变化 量；△ Ιι为电离层延迟变化量；
[0021] Step2.2、再用电离层残差法对载波相位组合观测值构造出电离层残差组合周 跳检验量Δ Φ 23如下：
[0022]
[0023]式(6)中f2，f3分别为北斗Β2、Β3两个频段的频率;t为获取伪距观测值和载波相位 观测值的时刻，也称历元，t+Ι为t的下一个时刻；仍0)、％0)分别为t历元时北斗B2、B3频 段的载波相位观测值；％+ 1)、+ 1)分别为t+Ι历元时北斗B2、B3频段的载波相位观 测值。
[0024] 所述步骤Step3中，3个组合周跳检验量的阈值对应为0.25、0.06、0.04周。
[0025]本发明的有益效果是:本发明可有效探测出北斗B1、B2、B3三个频段的任意大、小 周跳，并且只需将探测出的周跳值向下取整即可完成周跳的修复，修复方法复杂度低，简单 快捷，可快速修复周跳。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明中的流程图；
[0027] 图2是本发明未加周跳时3个组合周跳检验量的显示图；
[0028]图3是本发明在100历元加入周跳组合(1，0,0)时3个组合周跳检验量的显示图； [0029]图4是本发明在150历元加入周跳组合(1，50，12)时3个组合周跳检验量的显示图； [0030]图5是本发明在290历元加入周跳组合(1，1，1)时3个组合周跳检验量的显示图。
【具体实施方式】
[0031]实施例1:如图1-5所示，一种北斗三频周跳探测与修复方法，首先获取任意一组北 斗B1、B2、B3三个频段的伪距观测值Ri，R2，R3和载波相位观测值你％奶;然后用伪距相位法 和电离层残差法分别对伪距组合观测值Rabc和载波相位组合观测值參#构造出3个组合周跳 检验量;在B1、B2、B3三个频段任意历元t加入不同的周跳组合，用3个组合周跳检验量来进 行周跳的探测，若检验量超过其阈值，则判断为发生了周跳;最后将3个组合周跳检验量实 际探测出的周跳值与周跳理论解对比，若一致，则通过将周跳检验量探测出的周跳值向下 取整来完成周跳的修复。
[0032]所述北斗三频周跳探测与修复方法的具体步骤如下：
[0033] Stepl、获取任意一组北斗B1、B2、B3三个频段的伪距