[發(fā)明專利]一種用于頻率馴服的實(shí)時(shí)GPS載波相位周跳的探測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410840543.4
• 申請(qǐng)日: 2014-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN104570013A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宏博;易航;張升康;王海峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京無(wú)線電計(jì)量測(cè)試研究所
• 主分類號(hào): G01S19/23
• 分類號(hào): G01S19/23
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理方法。更具體地，涉及一種用于頻率馴服的實(shí)時(shí)GPS載波相位周跳的探測(cè)方法。

背景技術(shù)

GPS載波相位技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)高精度的定位、測(cè)繪和導(dǎo)航，在時(shí)間傳遞和頻率馴服等方面也有重要應(yīng)用。對(duì)于頻率馴服來(lái)說(shuō)，利用載波相位觀測(cè)量代替?zhèn)鹘y(tǒng)的C/A碼觀測(cè)量，由于載波頻率比C/A碼速率高出約1000倍，可以更好的抑制接收機(jī)熱噪聲與大氣延遲，提高馴服頻率源的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度，其中大氣延遲包括電離層與對(duì)流層延遲。而且，由于載波相位觀測(cè)量的穩(wěn)定性，可以使馴服的頻率標(biāo)準(zhǔn)在更短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到其預(yù)定的工作性能指標(biāo)。

對(duì)于載波相位觀測(cè)量馴服頻率來(lái)說(shuō)，載波相位觀測(cè)量要保持平滑連續(xù)，其周跳必須被正確探測(cè)并修復(fù)。周跳會(huì)破壞GPS載波相位觀測(cè)量的連續(xù)性，L1頻點(diǎn)單周周跳會(huì)引入約19cm的測(cè)距誤差，對(duì)應(yīng)0.635ns的定時(shí)誤差。在頻率馴服過(guò)程中，出現(xiàn)如此大的定時(shí)誤差將對(duì)馴服結(jié)果產(chǎn)生較大影響，使輸出頻率指標(biāo)惡化。

近年來(lái)，GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)RTK技術(shù)和精密單點(diǎn)定位PPP技術(shù)是熱門的研究方向，其中載波相位都是主要觀測(cè)量。載波相位周跳探測(cè)修復(fù)的研究有很多，但這些方法主要都是基于雙站差分技術(shù)，不適用于單站GPS接收機(jī)的數(shù)據(jù)處理。另外，還有一些方法是基于GPS和慣導(dǎo)數(shù)據(jù)的集成，這些方法很大程度上受到慣導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用的制約。一系列傳統(tǒng)的周跳探測(cè)方法，例如碼相位比較，相位電離層殘差，多普勒積分，時(shí)間相位差分等，都有各自的局限性。碼相位比較法由于碼測(cè)量的低精度，無(wú)法修復(fù)1～2周的小周跳；多普勒積分法也同樣無(wú)法修復(fù)小周跳；相位電離層殘差法對(duì)于兩頻點(diǎn)上特定的周跳對(duì)不敏感，且無(wú)法判斷周跳發(fā)生在哪個(gè)頻點(diǎn)；時(shí)間相位差分法需要在檢測(cè)歷元上進(jìn)行多項(xiàng)式擬合數(shù)據(jù)內(nèi)插或外推，而多項(xiàng)式擬合并不能保證所有的檢測(cè)都成功，尤其在周跳較小時(shí)。

另外，在頻率馴服應(yīng)用中，周跳探測(cè)還需要滿足實(shí)時(shí)特性，以便可以及時(shí)反映出被馴頻率源的特性變化，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行馴服調(diào)整。

因此，需要提供一種用于頻率馴服的實(shí)時(shí)GPS載波相位周跳的探測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于頻率馴服的實(shí)時(shí)GPS載波相位周跳的探測(cè)方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種用于頻率馴服的實(shí)時(shí)GPS載波相位周跳的探測(cè)方法，該方法包括如下步驟：

S1、利用觀測(cè)方程，利用GPS的L1頻點(diǎn)和L2頻點(diǎn)的載波相位觀測(cè)量與偽距觀測(cè)量，計(jì)算得到MW寬巷組合觀測(cè)量；

S2、根據(jù)MW寬巷組合估算MW寬巷的模糊度；

S3、利用相鄰歷元的MW寬巷模糊度差分計(jì)算周跳判決項(xiàng)[ΔN₁(k)-ΔN₂(k)]；

S4、利用寬巷模糊度歷史數(shù)據(jù)計(jì)算周跳判決門限，判斷周跳判決項(xiàng)[ΔN₁(k)-ΔN₂(k)]是否超過(guò)周跳判決門限，對(duì)歷元(k)是否存在周跳進(jìn)行探測(cè)，如果是則結(jié)束流程，如果否則轉(zhuǎn)入步驟S5；

S5、利用GPS的L1和L2頻點(diǎn)載波相位觀測(cè)量計(jì)算歷元(k)的電離層電子含量變化率TECR(k)；

S6、根據(jù)TECR歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)歷元(k)的TECR值；

S7、利用TECR歷史數(shù)據(jù)計(jì)算TECR法判決門限，將步驟S5中歷元(k)的計(jì)算值與步驟S6歷元(k)的預(yù)測(cè)值求差值，判斷差值是否超過(guò)TECR法判決門限，如果是則認(rèn)為存在周跳，如果否則無(wú)周跳。

優(yōu)選地，步驟S1進(jìn)一步包括如下子步驟：

S1.1、通過(guò)單臺(tái)GPS雙頻接收機(jī)觀測(cè)GPS衛(wèi)星p，基于觀測(cè)方程分別計(jì)算GPS的L1頻點(diǎn)的載波相位觀測(cè)量和偽距觀測(cè)量L2頻點(diǎn)的載波相位觀測(cè)量和偽距觀測(cè)量公式如下：