[發明專利]基于多普勒輔助的MW組合法探測與修復周跳改進的方法

有效

• 申請號: 201810331063.3
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108572377B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 紀元法;賈茜子;孫希延;嚴素清;彭良福;李有明;張馨方;趙松克
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01S19/14
• 分類號: G01S19/14;G01S19/29
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 劉梅芳

1.基于多普勒輔助的MW組合法探測與修復周跳改進的方法，其特征是，包括如下步驟：

1)獲取L1、L2的觀測數據：分別獲取GPS系統中L1、L2頻段信號的T個載波相位碼偽距P₁、P₂以及多普勒觀測值D₁、D₂；

2)獲得載波相位和測碼偽距觀測方程：GPS系統中載波相位和測碼偽距基本觀測方程為公式(1)-公式(4)，其中，公式(1)、公式(2)分別為L1頻段、L2頻段的測碼偽距的基本觀測方程，公式(3)、公式(4)分為L1頻段、L2頻段的載波相位觀測方程；

式中：λ₁和λ₂分別表示系統中L1頻段信號和L2頻段信號載波上的波長，f₁和f₂分別為對應的頻率且f₁＝154×10.23MHz,f₂＝120×10.23MHz；和表示以周為單位的載波相位觀測值；ρ為接收機到衛星P之間的幾何距離；C表示光速；δt_u和δt_s分別代表接收機鐘差和衛星P的鐘差；I為電離層延遲誤差；T為對流層延遲誤差；N₁和N₂分別為L1和L2載波相位觀測值的整周模糊度；

3)得到MW組合觀測模型：根據公式(1)-公式(4)對載波相位觀測值和碼偽距觀測值進行MW組合，得到MW組合觀測模型：

式中，λ_MW＝C/(f₁-f₂)和N_MW＝N₁-N₂分別表示寬巷波長和寬巷模糊度；

4)計算出周跳:結合步驟3)得到的MW組合觀測模型解算出接收機在歷元i的MW周跳檢驗量：

5)得到MW組合的平均寬巷模糊度和均方根：遞推計算前i個歷元的平均寬巷模糊度以及均方根，遞推公式為：

其中，為前i個歷元寬巷模糊度的平均值；σ(i)表示前i個歷元的標準差；

6)判斷周跳：結合步驟5)中獲得的平均寬巷模糊度和均方根進行組合，對周跳進行判斷，若滿足如下兩個條件，則認為當前歷元存在周跳：

|(N_MW(i)-N_MW(i+1)|≤1 (10)

但是由于N_MW＝N₁-N₂，當N₁、N₂同時產生相同周跳時，MW組合觀測方程是無法檢測出來的；

7)確定多普勒值與載波相位和時間的關系：對于步驟6)無法用MW判斷出周跳的歷元，采用多普勒積分來對周跳進行判斷，GPS多普勒值D表示載波相位的瞬時變換率，即

式中，表示載波相位觀測值；t表示觀測時刻；

8)得到多普勒積分觀測模型：根據多普勒積分分別對載波相位L1頻段信號、L2頻段信號分別進行周跳的檢測，L1頻段信號的載波相位與多普勒值D聯合，根據周跳檢測模型公式(12)求出L1頻段信號在某些歷元A的周跳值ΔN₁；L2頻段信號的載波相位與多普勒值D聯合，根據公式(12)求出L2頻段信號在某些歷元B的周跳值ΔN₂：

式中，ΔN表示殘差，即周跳檢驗量，D分別表示載波相位和多普勒觀測值，其中，單位分別為周和Hz，Δt表示第i和i-1歷元的時間間隔，即Δt＝t_i-t_i-1；

9)在L1頻段信號、L2頻段信號載波相位上分別添加m、n周的周跳：對于在歷元a發生周跳ΔN₁處，對L1頻段信號的原始載波相位添加m周的周跳，添加周跳后的載波相位值為在歷元b發生周跳ΔN₂處，對L2頻段信號的原始載波相位添加n周的周跳，添加周跳后的相位值為

10)改進后的觀測值重新進行多普勒積分運算：對添加周跳后的載波相位值進行步驟7)、步驟8)運算，重新獲得載波相位L1頻段信號和L2頻段信號的周跳值ΔN′₁和ΔN′₂

11)判斷周跳發生：對步驟10)得到的ΔN′₁和ΔN′₂做比進行判斷：

如果，情況1：則證明在歷元i未發生周跳，或者ΔN₁在該歷元有m周的周跳產生，ΔN₂在該歷元有n周的周跳產生；情況2：則證明在歷元i發生了周跳；

12)獲得結果：觀測和的歷元，重復步驟4)、5)、6)，如果歷元在觀測歷元未發生周跳，則表明無周跳；如果歷元在觀測歷元發生周跳，則表明ΔN₁在該歷元有m周的周跳產生，ΔN₂在該歷元有n周的周跳產生；如果在的歷元處未發生周跳，則表明ΔN₁和ΔN₂在該歷元有相同周跳產生。