[發明專利]一種適用于低采樣率的北斗三頻周跳探測方法、系統及設備

在審

• 申請號: 202011134956.2
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112305563A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 高曉;庫新勃;張海龍;唐新莊
• 申請（專利權）人: 中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司
• 主分類號: G01S19/07
• 分類號: G01S19/07;G01S19/37;G01S19/41
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明公開一種適用于低采樣率的北斗三頻周跳探測方法、系統及設備，方法具體為：根據偽距?相位觀測值構建組合觀測數據：對所述組合觀測數據進行歷元間差分計算，得到偽距與相位組合觀測值對應的電離層膨脹因子，同時得到偽距與相位組合觀測值對應的觀測噪聲膨脹因子；基于組合觀測值電離層膨脹因子與噪聲膨脹因子，分別優選組合系數，構建超寬巷組合、寬巷組合和窄巷組合；構建解算窄巷組合觀測值系數非線性約束方程組并解算，再進行矩陣運算，將所得超寬巷組合、寬巷組合和窄巷組合周跳值反算至原始頻率相位觀測值，通過設定一組非線性約束，減小觀測噪聲、約束殘余電離層的影響、消除了幾何距離項的影響，保證三頻周跳探測結果的可靠性。

技術領域

本發明屬于北斗衛星導航系統數據預處理領域，具體涉及一種適用于低采樣率的北斗三頻周跳探測方法、系統及設備。

背景技術

由于衛星與接收機之間存在障礙物或在數據接收過程中受異常信號干擾，接收機接收的衛星信號出現失鎖現象，導致載波相位觀測值出現整周跳變(簡稱周跳)。由于周跳嚴重影響動態定位的精度與可靠性，周跳探測已成為GNSS(Global Navigation Satellitesystem)數據預處理領域的關鍵環節。2020年7月31日，北斗三號全球衛星導航系統正式開通運行。由于北斗系統全部衛星提供三頻數據，聯合三頻數據進行周跳探測與修復，可有效提高周跳探測的可靠性與穩定性，對北斗高精度定位應用具有顯著效果。

傳統的三頻周跳探測算法通常采用遞歸的方式進行，即首先構建兩組波長較長的組合觀測數據，分別計算得到第一組周跳探測量和第二組周跳探測量。然后構建一組波長較短的組合觀測數據，計算得到第三組周跳探測量。最后根據三組探測結果進行矩陣運算，得到原始三頻相位觀測值的周跳量并進行修正。這種方法的優點在于計算簡便，結果可靠，可有效應用于GNSS實時定位領域。

對于傳統三頻周跳探測方法，第一組周跳觀測量和第二組周跳觀測量可以準確計算，難點在于計算確定第三組周跳觀測量。由于波長較短，殘余電離層影響很大，第三組周跳探測量難以準確確定，尤其是采樣頻率較小時，極易發生計算錯誤，導致周跳修復存在偏差，進而影響GNSS定位的精度與可靠性。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種適用于低采樣率的北斗三頻周跳探測方法與裝置，解決傳統三頻周跳探測方法探測小周跳準確度低的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種適用于低采樣率的北斗三頻周跳探測方法，包括以下步驟：

步驟1，根據偽距-相位觀測值構建組合觀測數據：

其中,r,s,t,i,j,k為觀測值組合系數,f為載波頻率，P和Φ分別為偽距與相位觀測值，P和Φ均以米為單位；

步驟2，對步驟1所述組合觀測數據進行歷元間差分計算，結果如下：

其中，Δ為差分算子；β_(r,s,t)與β_(i,j,k)分別為偽距與相位組合觀測值對應的電離層膨脹因子；μ_(r,s,t)與μ_(i,j,k)分別為偽距與相位組合觀測值對應的觀測噪聲膨脹因子；

步驟3，基于組合觀測值電離層膨脹因子與噪聲膨脹因子，分別優選組合系數，構建超寬巷組合、寬巷組合和窄巷組合；

構建窄巷組合：

其中，a,b,c,d分別為對應觀測值的系數；下標i,j,k為組合系數；γ為殘余電離層膨脹因子，其計算公式為：