[發明專利]一種用于頻率馴服的實時GPS載波相位周跳的探測方法

在審

• 申請號: 201410840543.4
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104570013A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 王宏博;易航;張升康;王海峰
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: 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

技術領域

本發明涉及數據處理方法。更具體地，涉及一種用于頻率馴服的實時GPS載波相位周跳的探測方法。

背景技術

GPS載波相位技術，不僅可以實現高精度的定位、測繪和導航，在時間傳遞和頻率馴服等方面也有重要應用。對于頻率馴服來說，利用載波相位觀測量代替傳統的C/A碼觀測量，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熱噪聲與大氣延遲，提高馴服頻率源的準確度和穩定度，其中大氣延遲包括電離層與對流層延遲。而且，由于載波相位觀測量的穩定性，可以使馴服的頻率標準在更短的時間內達到其預定的工作性能指標。

對于載波相位觀測量馴服頻率來說，載波相位觀測量要保持平滑連續，其周跳必須被正確探測并修復。周跳會破壞GPS載波相位觀測量的連續性，L1頻點單周周跳會引入約19cm的測距誤差，對應0.635ns的定時誤差。在頻率馴服過程中，出現如此大的定時誤差將對馴服結果產生較大影響，使輸出頻率指標惡化。

近年來，GPS實時動態RTK技術和精密單點定位PPP技術是熱門的研究方向，其中載波相位都是主要觀測量。載波相位周跳探測修復的研究有很多，但這些方法主要都是基于雙站差分技術，不適用于單站GPS接收機的數據處理。另外，還有一些方法是基于GPS和慣導數據的集成，這些方法很大程度上受到慣導系統應用的制約。一系列傳統的周跳探測方法，例如碼相位比較，相位電離層殘差，多普勒積分，時間相位差分等，都有各自的局限性。碼相位比較法由于碼測量的低精度，無法修復1～2周的小周跳；多普勒積分法也同樣無法修復小周跳；相位電離層殘差法對于兩頻點上特定的周跳對不敏感，且無法判斷周跳發生在哪個頻點；時間相位差分法需要在檢測歷元上進行多項式擬合數據內插或外推，而多項式擬合并不能保證所有的檢測都成功，尤其在周跳較小時。

另外，在頻率馴服應用中，周跳探測還需要滿足實時特性，以便可以及時反映出被馴頻率源的特性變化，及時對其進行馴服調整。

因此，需要提供一種用于頻率馴服的實時GPS載波相位周跳的探測方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于頻率馴服的實時GPS載波相位周跳的探測方法。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種用于頻率馴服的實時GPS載波相位周跳的探測方法，該方法包括如下步驟：

S1、利用觀測方程，利用GPS的L1頻點和L2頻點的載波相位觀測量與偽距觀測量，計算得到MW寬巷組合觀測量；

S2、根據MW寬巷組合估算MW寬巷的模糊度；

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

S4、利用寬巷模糊度歷史數據計算周跳判決門限，判斷周跳判決項[ΔN₁(k)-ΔN₂(k)]是否超過周跳判決門限，對歷元(k)是否存在周跳進行探測，如果是則結束流程，如果否則轉入步驟S5；

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

S6、根據TECR歷史數據預測歷元(k)的TECR值；

S7、利用TECR歷史數據計算TECR法判決門限，將步驟S5中歷元(k)的計算值與步驟S6歷元(k)的預測值求差值，判斷差值是否超過TECR法判決門限，如果是則認為存在周跳，如果否則無周跳。

優選地，步驟S1進一步包括如下子步驟：

S1.1、通過單臺GPS雙頻接收機觀測GPS衛星p，基于觀測方程分別計算GPS的L1頻點的載波相位觀測量和偽距觀測量L2頻點的載波相位觀測量和偽距觀測量公式如下：