以上两种方法联合 起来能够消除所有周跳。首先利用伪距和载波相位信息的组合方法，检测出在哪个频点出 现周跳，并使用前后历元的伪距变化率和周跳的变化量得到周跳的具体值，并将该值的负 值与以后所有历元的周跳值相加。消除大周跳后，利用电离层残差再次检测周跳，判断出周 跳的频点和具体的值，并加以修复。
[0035] 本发明中选择卫星导航数据中的时间作为相对定位处理的参考基准时间。本发明 提供的相对定位装置按照步骤（1)至步骤（6)的顺序循环运行，具体步骤如下：
[0036] (1)卫导接收机对卫星导航数据的接收，包括时间、卫星号、伪距信息、载波相位信 息、卫星星历；基准站将数据送入发射链路，移动站将数据直接送入综合信息处理模块；
[0037] (2)基准站数据发送设备将以上数据按照RTCM格式发送给移动站，移动站数据接 收设备将数据接收后送入综合信息处理模块；
[0038] (3)基准站的数据和移动站的数据在综合信息处理模块中首先进行周跳的探测和 修复；首先使用伪距和载波组合法检测和修复周跳。判断每个频点上是否有周跳，如果存在 周跳，采用前后历元的伪距变化率和载波变化量进行周跳修复，然后进入步骤（4);若不存 在，直接进入步骤（4);
[0039] (4)使用电离层残差法检测和和修复周跳。判断每个频点上是否有周跳，如果存在 周跳，采用前后历元的伪距变化率和载波变化量进行周跳修复，进入步骤（5);若不存在， 直接进入步骤（5);
[0040] (5)将周跳修复后的数据做双差，组成双差方程。采用最小二乘法，对双差方程进 行求解，解算出模糊度的浮点解；
[0041] (6)利用LAMBDA方法搜索模糊度的固定解，判断模糊度固定解的解算是否成功。
[0042] 本发明的介绍的是一种通用的卫星导航载波相位差分相对定位系统及其周跳的 修复方法。由于基准站只是将原始观测数据记录并发送给移动站，并没有对原始数据进行 处理，因而没有综合信息处理模块。整个系统如图1所示：
[0043](一）载波相位差分相对定位系统
[0044] 按照图1的组成结构，该系统由基准站和移动站组成，其中基准站只负责将接收 机输出的原始数据发送给移动站进行载波相位差分处理，检测和修复载波相位的周跳，解 算整周模糊度，输出相对定位信息。该装置的实现流程图如图2所示，各部分的功能将简述 如下：
[0045] 卫导天线：接收导航信号。采用抗干扰天线，提高抗干扰能力，增大信噪比。
[0046] 卫星导航接收机：对接收到的信号进行捕获跟踪，采用码相关进行时间对齐，并对 导航信号中的电文进行解析，输出各卫星的星历和观测量。
[0047] 综合信息处理模块：将基准站和移动站解析出的原始观测数据进行粗差处理、完 成载波相位的周跳检测和修复，保证观测数据的有效性和可靠性；通过载波相位双差处理 建立双差观测方程，实现整周模糊度的解算并输出相对定位信息，。
[0048] 数据收发设备：基准站的数据收发设备将基准站接收机的输出观测量按照载波相 位双差的数据格式（RTCM)，通过数据收发设备发送给移动站，移动站的数据收发设备接收 基准站的原始观测信息并与本站的卫导原始观测量做双差，削弱甚至消除电离层误差、对 流层误差、接收机钟差和卫星钟差等误差影响。
[0049] 相对位置显示单元：移动站中的综合信息处理模块将解算出基准站和移动站的相 对位置信息，并送到显示单元进行显示。
[0050] (二）载波相位检测和修复的步骤
[0051] 本发明中涉及到的卫星系统包括GPS系统和我国的BD系统。GPS系统中使用L1、 L2频点的信息，BD系统中使用民用信号的B1、B2频点的信息。两种卫星导航系统既可以单 独使用，也可以联合使用。其周跳检测和修复的实现框图如图3所示：
[0052] 该装置中包括基准站和移动站，需要使用基准站和移动站的卫星导航信息，其中 包括伪距、载波相位观测量以及多普勒和信噪比等信息。记录的数据中包括：数据生成时 间、卫星数量N、卫星号n(针对GPS和BD而言，n= 1，2……32,根据校验码验证是GPS系 统还是BD系统）、卫星n的伪距、卫星n的伪距测量精度、卫星n的载波相位、卫星n的载波 相位测量精度、多普勒、载噪比以及校验码（包含频率信息）。
[0053] 1、基准站发送信息及其格式
[0054] 基准站将数据信息通过数据收发链路实时地发送给移动站，数据发送格式按照国 际上广泛采用的差分相对定位的数据格式RTCM。数据按帧发送，其帧机构如下表所示，其中 包括帧同步码、数据长度、数据段和奇偶校验（CRC)等信息。
[0055] 表1:基准站发送数据的帧结构
[0056]
【主权项】
1. 一种卫星导航相对定位装置，包括基准站和移动站，其特征在于：基准站上的卫导 天线接收导航信号，通过卫星导航接收机进行捕获跟踪，采用码相关进行时间对齐，并对导 航信号中的电文进行解析，输出各卫星的星历和观测量，通过数据收发设备发送给移动站； 移动站通过数据收发设备接收基准站的发送数据，输出至综合信息处理模块，移动站上的 卫导天线接收导航信号，通过卫星导航接收机进行捕获跟踪，采用码相关进行时间对齐，并 对导航信号中的电文进行解析，输出各卫星的星历和观测量，综合信息处理模块将基准站 和移动站的输出数据进行粗差处理，完成载波相位的周跳检测和修复，通过载波相位双差 处理建立双差观测方程，实现整周模糊度的解算并输出相对定位信息。
2. -种权利要求1所述卫星导航相对定位装置的载波相位周跳修复方法，其特征在于 包括下述步骤： (1) 卫导接收机接收卫星导航数据，包括时间、卫星号、伪距信息、载波相位信息和卫星 星历；基准站将卫星导航数据送入数据收发设备，移动站将卫星导航数据直接送入综合信 息处理模块； (2) 基准站的数据收发设备将卫星导航数据按照RTCM格式发送给移动站，移动站的数 据收发设备将卫星导航数据接收后送入综合信息处理模块； (3) 使用伪距和载波组合法检测基准站的卫星导航数据和移动站的卫星导航数据，判 断每个频点上是否有周跳，如果存在周跳，采用前后历元的伪距变化率和载波变化量进行 周跳修复，然后进入步骤（4);若不存在周跳，直接进入步骤（4); (4) 使用电离层残差法检测基准站的卫星导航数据和移动站的卫星导航数据，判断每 个频点上是否有周跳，如果存在周跳，采用前后历元的伪距变化率和载波变化量进行周跳 修复，进入步骤（5);若不存在周跳，直接进入步骤（5); (5) 将基准站的卫星导航数据和移动站的卫星导航数据做双差，组成双差方程；采用 最小二乘法，对双差方程进行求解，解算出模糊度的浮点解； (6) 利用LAMBDA方法搜索模糊度的固定解，判断模糊度固定解的解算是否成功。
【专利摘要】本发明提供了一种卫星导航相对定位装置及其载波相位周跳修复方法，基准站上卫导天线接收导航信号，通过卫星导航接收机输出各卫星的星历和观测量，发送给移动站；移动站接收基准站的发送数据，输出至综合信息处理模块，移动站上的卫导天线接收导航信号，通过卫星导航接收机输出各卫星的星历和观测量，综合信息处理模块将基准站和移动站的输出数据进行粗差处理，完成载波相位的周跳检测和修复，通过载波相位双差处理建立双差观测方程，实现整周模糊度的解算并输出相对定位信息。本发明能够实时地检测和修复周跳和标记出野值，同时确定周跳发生的频率，实现高精度相对定位，保证了系统的可用性。
【IPC分类】G01S19-51, G01S19-23, G01S19-37
【公开号】CN104570011
【申请号】CN201410827463
【发明人】袁润平, 李路程, 翟建勇, 来毅
【申请人】中国电子科技集团公司第二十研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月26日