一种GPS载波相位多径误差的校正方法及装置与流程
本发明属于卫星导航定位技术领域，尤其涉及一种gps载波相位多径误差的校正方法及装置。
背景技术：
在全球导航卫星系统（gnss，globalnavigationsatellitesystem）的高精度定位中，大多数误差源可以通过双差技术进行消除，比如接收机钟差或卫星端钟差等。同样，还有一些误差可以通过相关校正模型进行消除，比如对流层误差可以利用对流层校正模型进行消除；电离层误差可以利用高精度电离层格网进行消除。
但是除了这些误差以外，载波相位多径误差限于自身的特殊性，不能通过双差技术进行消除，同时也难以进行建模，因为不同观测环境下的多径误差并不相同。因此，载波多径误差已经成为制约gnss高精度定位中的主要误差源，直接影响定位的精度。
现有技术中，对载波多径误差的校正一般是利用改善硬件的方式进行的，比如利用延迟锁环、门控相关器、单正交极化天线等基于接收端的技术来进行校正。然而，基于天线的方法只能减小伪距多径误差，对相位多径误差无效。同时，也不能消除瞬间延迟导致的相位多径误差，严重影响导航系统的定位精度。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种gps载波相位多径误差的校正方法及装置，用于解决现有技术中对gps载波相位多径误差进行校正时，校正精度低导致导航系统的定位精度较低的技术问题。
本发明提供一种gps载波相位多径误差的校正方法，所述方法包括：
针对经过目标观测点的任一目标卫星，对参考日的观测值进行解算，获得双差观测值；所述双差观测值包括：所述目标卫星与参考卫星之间的第一钟差值、第一接收机与第二接收机之间的第二钟差值；所述第一接收机与所述第二接收机用于接收所述目标卫星的信号；
基于所述双差观测值确定载波模糊度值，利用所述载波模糊度值确定后拟合双差残差；
利用双差转单差模型
基于载噪比对所述后拟合单差残差进行分类，利用小波变换模型对各类所述后拟合单差残差进行去噪处理，获得所述参考日下所有目标卫星对应的多径误差校正模型；
利用各所述多径误差校正模型对观测日下对应卫星的载波相位多径误差进行校正。
可选的，所述基于所述双差观测值确定载波模糊度值，包括：
利用公式
所述r为目标卫星分别与所述第一接收机、所述第二接收机之间的几何距离；所ii为电离层延迟；所述t为对流层延迟；所述dtr为所述第二钟差值；所dts为所述第一钟差值；所述c为光速；所述mi为载波多径误差；所述mi为伪距多径误差；所述li为载波相位观测值；所述pi为伪距观测值；所述
可选的，基于载噪比对所述后拟合单差残差进行分类，利用小波变换模型对各类所述后拟合单差残差进行去噪处理，包括：
当所述后拟合单差残差的载噪比大于50db-hz时，利用单层小波变换模型对所述后拟合单差残差进行去噪处理；
当所述后拟合单差残差的载噪比大于45且小于等于50db-hz时，利用两层小波变换模型对所述后拟合单差残差进行去噪处理；
当所述后拟合单差残差的载噪比大于35且小于等于45db-hz时，利用三层小波变换模型对所述后拟合单差残差进行去噪处理；
当所述后拟合单差残差的载噪比小于35db-hz时，利用四层小波变换模型对所述后拟合单差残差进行去噪处理。
可选的，所述小波变换模型包括：
本发明还提供一种gps载波相位多径误差的校正装置，所述装置包括：
解算单元，用于针对经过目标观测点的任一目标卫星，对参考日的观测值进行解算，获得双差观测值；所述双差观测值包括：所述目标卫星与参考卫星之间的第一钟差值、第一接收机与第二接收机之间的第二钟差值；所述第一接收机与所述第二接收机用于接收所述目标卫星的信号；
确定单元，用于基于所述双差观测值确定载波模糊度值，利用所述载波模糊度值确定后拟合双差残差；
利用双差转单差模型
去噪单元，用于基于载噪比对所述后拟合单差残差进行分类，利用小波变换模型对各类所述后拟合单差残差进行去噪处理，获得所述参考日下所有目标卫星对应的多径误差校正模型；
校正单元，用于利用各所述多径误差校正模型对观测日下对应卫星的载波相位多径误差进行校正。
可选的，所述确定单元具体用于：
利用公式
所述r为目标卫星分别与所述第一接收机、所述第二接收机之间的几何距离；所ii为电离层延迟；所述t为对流层延迟；所述dtr为所述第二钟差值；所dts为所述第一钟差值；所述c为光速；所述mi为载波多径误差；所述mi为伪距多径误差；所述li为载波相位观测值；所述pi为伪距观测值；所述
可选的，所述去噪单元具体用于：
当所述后拟合单差残差的载噪比大于50db-hz时，利用单层小波变换模型对所述后拟合单差残差进行去噪处理；
当所述后拟合单差残差的载噪比大于45且小于等于50db-hz时，利用两层小波变换模型对所述后拟合单差残差进行去噪处理；
当所述后拟合单差残差的载噪比大于35且小于等于45db-hz时，利用三层小波变换模型对所述后拟合单差残差进行去噪处理；
当所述后拟合单差残差的载噪比小于35db-hz时，利用四层小波变换模型对所述后拟合单差残差进行去噪处理。
可选的，所述小波变换模型包括：
本发明提供了一种gps载波相位多径误差的校正方法及装置，方法包括：针对经过目标观测点的任一目标卫星，对参考日的观测值进行解算，获得双差观测值；所述双差观测值包括：所述目标卫星与参考卫星之间的第一钟差值、第一接收机与第二接收机之间的第二钟差值；所述第一接收机与所述第二接收机用于接收所述目标卫星的信号；基于所述双差观测值确定载波模糊度值，利用所述载波模糊度值确定后拟合双差残差；利用双差转单差模型
附图说明
图1为本发明实施例提供的gps载波相位多径误差的校正方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的gps载波相位多径误差的校正装置结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中对gps载波相位多径误差进行校正时，校正精度低导致导航系统的定位精度较低的技术问题，本发明提供了一种gps载波相位多径误差的校正方法及装置。
下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
实施例一
本实施例提供一种gps载波相位多径误差的校正方法，如图1所示，方法包括：
s110，针对经过目标观测点的任一目标卫星，对参考日的观测值进行解算，获得双差观测值；所述双差观测值包括：所述目标卫星与参考卫星之间的第一钟差值、第一接收机与第二接收机之间的第二钟差值；所述第一接收机与所述第二接收机用于接收所述目标卫星的信号；
为了能更好地理解本实施例的技术方案，这里先介绍下参考日的概念：参考日是相对于观测日而言的。举例来说：比如观测日为8月10号，那么需要将参考日设置为8月9号（仅对于gps卫星而言，因为gps是刚好24小时左右）。假如8月10号需要在目标观测点进行观测，那么需要对8月9号的观测值进行解算。
导航系统一般包括有多颗卫星，因此目标卫星也包括多个。针对经过目标观测点的任一目标卫星，对参考日的观测值进行解算，获得双差观测值；双差观测值包括：目标卫星与参考卫星之间的第一钟差值、第一接收机与第二接收机之间的第二钟差值；第一接收机与第二接收机用于接收目标卫星的信号。
这里，一般会根据做差准则来选取参考卫星，比如：此刻观测到8颗卫星，那么参考卫星可以为高度角最高的卫星，其它的卫星都和参考卫星进行做差。
s111，基于所述双差观测值确定载波模糊度值，利用所述载波模糊度值确定后拟合双差残差；
双差观测值确定之后，基于双差观测值确定载波模糊度值，利用载波模糊度值确定后拟合双差残差。
具体的，利用公式（1）确定载波模糊度值xi；
其中，r为目标卫星分别与第一接收机、第二接收机之间的几何距离；ii为电离层延迟；t为对流层延迟；dtr为第二钟差值；dts为第一钟差值；所述c为光速；mi为载波多径误差；mi为伪距多径误差；li为载波相位观测值；pi为伪距观测值；
载波模糊度值确定出之后，将载波模糊度值作为已知值反代至公式（1）中，解算出更精确的第一钟差值及第二钟差值；然后对第一钟差值及第二钟差值进行拟合，获得后拟合双差残差。
s112，利用双差转单差模型
为了避免由卫星轨道重复周期不一致而引起的多径误差校正偏差，确定出后拟合双差残差后，需利用双差转单差模型将后拟合双差残差转换为后拟合单差残差；后拟合单差残差为所述第一接收机与所述第二接收机之间的残差。这样，因为基于接收机间的单差残差只包含单颗卫星的信息，因此在后续进行多径误差校正时只需要根据每颗卫星的轨道重复周期选取多径校正值即可，进而可以提高校正精度。
相比基于双差观测值（需要两颗卫星中间求重复周期转移偏差均值）或基于坐标域值（需要在所有参与解算卫星中间求重复周期专业偏差均值）的校正算法，因上述双差观测值及基于坐标域值的校正算法均需要用到至少两个卫星的信号，当至少两个卫星的轨道重复周期不一致时，会导致多径误差的校正偏差，进而确保不了校正精度。
这里，双差转单差模型为
s113，基于载噪比对所述后拟合单差残差进行分类，利用小波变换模型对各类所述后拟合单差残差进行去噪处理，获得所述参考日下所有目标卫星对应的多径误差校正模型；
后拟合单差残差确定出之后，后拟合单差残差包括多个，每个后拟合单差残差的载噪比不同的，因此为了确保去噪精度，基于载噪比对后拟合单差残差进行分类，利用小波变换模型对各类后拟合单差残差进行去噪处理，获得参考日下所有目标卫星对应的多径误差校正模型。
具体的，因后拟合单差残差中只含有噪声和多径误差信号，因此对后拟合单差残差中进行去噪后，只保留有多径误差信号。而多径误差信号即为多径误差校正模型。
作为一种可选的实施例，基于载噪比对所述后拟合单差残差进行分类，利用小波变换模型对各类后拟合单差残差进行去噪处理，包括：
当后拟合单差残差的载噪比大于50db-hz时，利用单层小波变换模型对后拟合单差残差进行去噪处理；
当后拟合单差残差的载噪比大于45且小于等于50db-hz时，利用两层小波变换模型对后拟合单差残差进行去噪处理；
当后拟合单差残差的载噪比大于35且小于等于45db-hz时，利用三层小波变换模型对后拟合单差残差进行去噪处理；
当后拟合单差残差的载噪比小于35db-hz时，利用四层小波变换模型对后拟合单差残差进行去噪处理。
其中，小波变换模型包括：
举例来说，若需要单层小波变换模型时，j值为1；若需要两层小波变换模型时，j值为2。
因为在确定多径误差校正模型时，每一天在某个时间段内接收机接收到的信号是稳定且重复的，是静态的，因此可以提高多径误差校正模型的确定精度，也可同时保证多径误差校正模型的确定效率，从而保证整个校正过程的效率。
s114，利用各所述多径误差校正模型对观测日下对应卫星的载波相位多径误差进行校正。
多径误差校正模型确定出之后，利用各多径误差校正模型对观测日下对应卫星的载波相位多径误差进行校正。
具体的，在观测日中，实时计算观测日每个历元每颗卫星的轨道重复周期偏差，根据该卫星的重复周期偏差搜索多径误差校正模型中对应的多径误差校正值，然后对该卫星在该历元时刻下的观测值进行校正，得到经过校正后的观测值。重复上述过程，直至所有卫星所有历元的多径误差均得到有效校正为止（满足预设的校正精度）。
获得经多径校正后的观测值后，按照正常的定位解算流程进行定位解算，从而得到高精度的定位结果。
基于同样的发明构思，本发明还提供一种gps载波相位多径误差的校正装置，详见实施例二。
实施例二
本实施例提供一种gps载波相位多径误差的校正装置，如图2所示，装置包括：解算单元21、确定单元22、去噪单元23及校正单元24；其中，
解算单元21，用于针对经过目标观测点的任一目标卫星，对参考日的观测值进行解算，获得双差观测值；所述双差观测值包括：所述目标卫星与参考卫星之间的第一钟差值、第一接收机与第二接收机之间的第二钟差值；所述第一接收机与所述第二接收机用于接收所述目标卫星的信号；
确定单元22，用于基于所述双差观测值确定载波模糊度值，利用所述载波模糊度值确定后拟合双差残差；
利用双差转单差模型
去噪单元23，用于基于载噪比对所述后拟合单差残差进行分类，利用小波变换模型对各类所述后拟合单差残差进行去噪处理，获得所述参考日下所有目标卫星对应的多径误差校正模型；
校正单元24，用于利用各所述多径误差校正模型对观测日下对应卫星的载波相位多径误差进行校正。
为了能更好地理解本实施例的技术方案，这里先介绍下参考日的概念：参考日是相对于观测日而言的。举例来说：比如观测日为8月10号，那么需要将参考日设置为8月9号（仅对于gps卫星而言，因为gps是刚好24小时左右）。假如8月10号需要在目标观测点进行观测，那么需要对8月9号的观测值进行解算。
导航系统一般包括有多颗卫星，因此目标卫星也包括多个。解算单元21用于：针对经过目标观测点的任一目标卫星，对参考日的观测值进行解算，获得双差观测值；双差观测值包括：目标卫星与参考卫星之间的第一钟差值、第一接收机与第二接收机之间的第二钟差值；第一接收机与第二接收机用于接收目标卫星的信号。
这里，一般会根据做差准则来选取参考卫星，比如：此刻观测到8颗卫星，那么参考卫星可以为高度角最高的卫星，其它的卫星都和参考卫星进行做差。
双差观测值确定之后，确定单元22用于基于双差观测值确定载波模糊度值，利用载波模糊度值确定后拟合双差残差。
具体的，利用公式（1）确定载波模糊度值xi；
其中，r为目标卫星分别与第一接收机、第二接收机之间的几何距离；ii为电离层延迟；t为对流层延迟；dtr为第二钟差值；dts为第一钟差值；所述c为光速；mi为载波多径误差；mi为伪距多径误差；li为载波相位观测值；pi为伪距观测值；
载波模糊度值确定出之后，将载波模糊度值作为已知值反代至公式（1）中，解算出更精确的第一钟差值及第二钟差值；然后对第一钟差值及第二钟差值进行拟合，获得后拟合双差残差。
为了避免由卫星轨道重复周期不一致而引起的多径误差校正偏差，确定出后拟合双差残差后，需利用双差转单差模型将后拟合双差残差转换为后拟合单差残差；后拟合单差残差为所述第一接收机与所述第二接收机之间的残差。这样，因为基于接收机间的单差残差只包含单颗卫星的信息，因此在后续进行多径误差校正时只需要根据每颗卫星的轨道重复周期选取多径校正值即可，进而可以提高校正精度。
相比基于双差观测值（需要两颗卫星中间求重复周期转移偏差均值）或基于坐标域值（需要在所有参与解算卫星中间求重复周期专业偏差均值）的校正算法，因上述双差观测值及基于坐标域值的校正算法均需要用到至少两个卫星的信号，当至少两个卫星的轨道重复周期不一致时，会导致多径误差的校正偏差，进而确保不了校正精度。
这里，双差转单差模型为
后拟合单差残差确定出之后，后拟合单差残差包括多个，每个后拟合单差残差的载噪比不同的，因此为了确保去噪精度，去噪单元23用于基于载噪比对后拟合单差残差进行分类，利用小波变换模型对各类后拟合单差残差进行去噪处理，获得参考日下所有目标卫星对应的多径误差校正模型。
具体的，因后拟合单差残差中只含有噪声和多径误差信号，因此对后拟合单差残差中进行去噪后，只保留有多径误差信号。而多径误差信号即为多径误差校正模型。
作为一种可选的实施例，去噪单元23基于载噪比对所述后拟合单差残差进行分类，利用小波变换模型对各类后拟合单差残差进行去噪处理，包括：
当后拟合单差残差的载噪比大于50db-hz时，利用单层小波变换模型对后拟合单差残差进行去噪处理；
当后拟合单差残差的载噪比大于45且小于等于50db-hz时，利用两层小波变换模型对后拟合单差残差进行去噪处理；
当后拟合单差残差的载噪比大于35且小于等于45db-hz时，利用三层小波变换模型对后拟合单差残差进行去噪处理；
当后拟合单差残差的载噪比小于35db-hz时，利用四层小波变换模型对后拟合单差残差进行去噪处理。
其中，小波变换模型包括：
举例来说，若需要单层小波变换模型时，j值为1；若需要两层小波变换模型时，j值为2。
因为在确定多径误差校正模型时，每一天在某个时间段内接收机接收到的信号是稳定且重复的，是静态的，因此可以提高多径误差校正模型的确定精度，也可同时保证多径误差校正模型的确定效率，从而保证整个校正过程的效率。
多径误差校正模型确定出之后，校正单元24用于利用各多径误差校正模型对观测日下对应卫星的载波相位多径误差进行校正。
具体的，在观测日中，实时计算观测日每个历元每颗卫星的轨道重复周期偏差，根据该卫星的重复周期偏差搜索多径误差校正模型中对应的多径误差校正值，然后对该卫星在该历元时刻下的观测值进行校正，得到经过校正后的观测值。重复上述过程，直至所有卫星所有历元的多径误差均得到有效校正为止（满足预设的校正精度）。
获得经多径校正后的观测值后，按照正常的定位解算流程进行定位解算，从而得到高精度的定位结果。
本发明实施例提供的一种gps载波相位多径误差的校正方法及装置能带来的有益效果至少是：
本发明提供了一种gps载波相位多径误差的校正方法及装置，方法包括：针对经过目标观测点的任一目标卫星，对参考日的观测值进行解算，获得双差观测值；所述双差观测值包括：所述目标卫星与参考卫星之间的第一钟差值、第一接收机与第二接收机之间的第二钟差值；所述第一接收机与所述第二接收机用于接收所述目标卫星的信号；基于所述双差观测值确定载波模糊度值，利用所述载波模糊度值确定后拟合双差残差；利用双差转单差模型
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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