专利名称：利用北斗三频观测量进行周跳探测与修复的方法
技术领域：
本发明涉及卫星导航精密定位技术领域，特别涉及载波相位測量中利用北斗卫星导航系统三频观测量进行周跳探測与修复的方法。
背景技术：
周跳探測与修复是基于载波相位观测量进行高精度定位的关键技术。卫星导航定位的原理是当卫星位置已知时，通过测量多颗卫星到同一接收机的距离可以解算出接收机的地理位置。接收机能从每颗卫星信号中获得伪距、载波相位、多普勒三种类型观測量。载波相位观测值由初始整周未知数、载波相位整周数和不足整周的小数三部分组成。其中小数部分是由接收机鉴相器获得，整数部分是由接收机计数器获得。由于建筑物或树木等的遮挡、电离层电子活动剧烈、载体高动态机动、多路径效应、低仰角卫星、接收机内置软件设计不周全等原因，会导致信号失锁，引起整周计数错误，从而产生所谓“周跳”现象。周跳给相位观测量的初始模糊度引入了整周数的偏差，如果周跳不能及时被发现并正确处理，将持续影响后续历元定位結果。仅一周的周跳就会导致数十厘米的定位误差。这对于高精度測量是无法接受的，因此，需要一种可靠的周跳探測与修复方法。目前已有的周跳探測/修复方法大致可以分为两类第一类方法既可以用于单频观测量，又可以用于多频观测量，如Kalman滤波、多普勒频移法、改进的三差法、最小ニ乘粗差探測法等。Kalman滤波的方法仅适用于载体作匀速运动且失锁时间较短的情况；多普勒法要求载体作匀速运动；改进的三差法、最小ニ乘粗差探测法则要求至少有4颗卫星信号没有周跳。第一类方法不适用于观测环境复杂多变的动态测量。第二类方法需采用短基线的双频观测量，如电离层残差法、伪距载波相位组合法等。电离层残差法和伪距载波相位组合法是双频周跳探測与修复的常用方法，即使载体做变速运动，且失锁时间超过几分钟，仍能比较有效地探測并修复周跳。不过，它仅利用单颗卫星的双频信息来修复周跳，可靠性较差。可见上述方法都存在一定的局限性。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是在载波相位測量中，如何利用北斗卫星导航系统播发的三频信号来实现可靠的、灵敏的周跳探測与修复。使得周跳探测和修复与载体的运动状态无关，并且可以探测和修复失锁时间较长的周跳。
( ニ )技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了ー种利用北斗卫星导航系统三频观测量进行周跳探測与修复的方法，包括以下步骤SI :构造组合噪声检測量探測周跳；
S2 :探測到周跳后，用伪距载波相位组合法计算和修复周跳；S3 :采用所述步骤SI中的组合噪声检测量对周跳修复的效果进行验证。其中,所述步骤SI具体包括SI. I :构造组合噪声检测量。北斗卫星导航系统的载波相位观测方程为
权利要求
1.ー种利用北斗三频观测量进行周跳探測与修复的方法，其特征在于，包括以下步骤 51:利用组合噪声检测量探測周跳； 52:探測到周跳后，用伪距载波相位组合法计算、修复周跳； 53:采用所述步骤SI中的组合噪声检测量对周跳修复的效果进行验证。
2.如权利要求I所述的利用北斗三频观测量进行周跳探測与修复的方法，其特征在于，所述步骤SI具体包括 SI. I :构造组合噪声检測量 北斗卫星导航系统的载波相位观测方程为
3.如权利要求2所述的利用北斗三频观测量进行周跳探测与修复的方法，其特征在于，所述步骤SI. 3中&s的计算方法为假设各载波观测噪声在时间上不相关，忽略电离层变化量影响，依据误差传播定律，S O E均方根可表示为
4.如权利要求2所述的利用北斗三频观测量进行周跳探测与修复的方法，其特征在于，所述步骤SI. 3中力^的计算方法还可以为利用无周跳条件下的载波数据，实时统计8OE均方根
5.如权利要求2所述的利用北斗三频观测量进行周跳探测与修复的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括 S2.I :构造三频伪距载波相位组合观测量， 三频载波和三频伪距组合观测方程如下
6.如权利要求5所述的利用北斗三频观测量进行周跳探测与修复的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括 利用SNp S N2、SN3来重新计算步骤SI中的组合噪声检测量，也称修复组合噪声检测量，如下式 6 O 1 e = 8 ￠) e - (W1 5 N1 入 x+w2 5 N2 入 2+w3 5 N3 入 3) 其中，SOe为修复前的组合噪声检测量，S O' e为修复后的组合噪声检测量，对修复后的组合噪声检测量S CD ' E进行验证，如果S CD ' E小于的门限值，则认为周跳估值计算正确，否则错误。
全文摘要
本发明公开了一种利用北斗三频观测量进行周跳探测与修复的方法，主要包括三个部分(1)在北斗卫星导航系统提供三频信号的条件下，利用三频载波观测量进行线性组合，选择适当的组合系数，构造组合噪声检测量来探测周跳。(2)在检测到周跳后，计算、筛选得到伪距载波相位组合法中的三组性能优越的组合系数，利用伪距载波相位组合法计算和修复周跳。(3)最后利用组合噪声检测量对周跳修复的效果进行验证。本发明中的周跳探测修复方法与载体的运动状态无关，可以可靠地检测并修复失锁时间长达30秒的最小周跳。可用于静态或动态测量中零差、单差或双差载波相位观测量的周跳探测与修复。
文档编号G01R25/00GK102650692SQ20111004532
公开日2012年8月29日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者何海波, 刘淳, 李琳, 谢维华, 郑冲, 郭海荣 申请人:中国人民解放军61081部队