[發(fā)明專利]一種低成本GNSS終端數(shù)據(jù)異常處理的方法

有效

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• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113050135B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李博峰;苗維凱
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37;G01S19/44
• 代理公司: 上海科律專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發(fā)明涉及一種低成本GNSS終端數(shù)據(jù)異常處理的方法，該方法既可以有效處理低成本GNSS終端的數(shù)據(jù)周跳，又在異常值處理過程中最大程度上提高了數(shù)據(jù)可用率，提升了低成本終端在精密定位中的精度和可靠性。首先，利用歷史窗口內(nèi)的觀測數(shù)據(jù)對當前歷元采用一種增強的基于幾何方法進行周跳探測，然后在粗差處理的過程中同時顧及衛(wèi)星的幾何分布和殘差的相關(guān)性。采用一種增強的基于幾何的周跳探測方法，對數(shù)據(jù)采樣率敏感性低，不受載體運動狀態(tài)的影響，穩(wěn)定性強；在粗差探測時顧及衛(wèi)星的幾何分布和殘差的相關(guān)性，提高了數(shù)據(jù)可用率且有效避免對異常值的誤判，算法適應(yīng)性更好、更適合實際數(shù)據(jù)中的異常處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星導(dǎo)航定位GNSS數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種用于衛(wèi)星定位導(dǎo)航等應(yīng)用中低成本終端的衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常處理的方法。

背景技術(shù)

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)提供的實時相對或絕對的定位服務(wù)已經(jīng)應(yīng)用到智能交通、智慧城市、國土普查、導(dǎo)航定位、國防建設(shè)和國家重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等各個領(lǐng)域。其中，在導(dǎo)航定位領(lǐng)域，RTK定位技術(shù)以高精度、高質(zhì)量和高實時的服務(wù)優(yōu)勢被各個領(lǐng)域廣泛采用。然而，RTK的高精度應(yīng)用主要得益于載波相位觀測值的使用，因此，可靠的利用載波相位觀測值是高精度RTK導(dǎo)航定位的關(guān)鍵。在GNSS的使用過程中，由于衛(wèi)星信號被遮擋，惡劣的大氣條件以及城市環(huán)境中較強的多路徑效應(yīng)，導(dǎo)致GNSS低成本接收設(shè)備整周計數(shù)器無法正確計數(shù)而使相位觀測值發(fā)生整周跳變，同時，由于觀測環(huán)境的復(fù)雜性，觀測值會受粗差的影響。因此當利用載波相位觀測值進行精密導(dǎo)航定位解算時，有必要對GNSS觀測值尤其是相位觀測值在周跳和粗差的處理方面進行嚴格的質(zhì)量控制，以達到高精度和高可靠性的定位服務(wù)。

低成本GNSS終端用戶終端較專業(yè)級設(shè)備有以下幾方面的劣勢。首先，較精密測量型GNSS設(shè)備相比接收的衛(wèi)星信號的信噪比較低，多路徑效應(yīng)嚴重，觀測值中易包含粗差的影響。其次是低成本終端的周跳探測技術(shù)較專業(yè)設(shè)備更具有挑戰(zhàn)性。低成本GNSS終端設(shè)備一般僅接收單頻或雙頻信號，且數(shù)據(jù)中斷率較高，有時無法采用雙頻組合探測周跳的算法。這些劣勢均為低成本GNSS用戶終端的高精度定位帶來了難處。

傳統(tǒng)的周跳探測與修復(fù)方法主要包括三差法，多項式擬合法，MW組合法、TurboEdit方法等。然而，當觀測對象不存在雙頻觀測值時，后兩種方法將無法進行周跳探測，但前兩種方法仍然實用，因此前兩種方法的普適性更廣。三差法的原理是利用站間星間歷元間的三差觀測值的殘差進行周跳探測。多項式擬合法基于每顆衛(wèi)星在時間窗口內(nèi)的擬合殘差進行周跳的探測。上述兩種方法中，前者利用了衛(wèi)星之間的相關(guān)性，但待估參數(shù)較多，包含基線解和周跳，導(dǎo)致模型強度較低，后者方法中每次僅對單顆衛(wèi)星進行周跳探測，模型強度較高，但忽略了衛(wèi)星之間的相關(guān)性。為解決上述兩種算法的不足，本發(fā)明充分利用了上述兩種方法的優(yōu)點，提出了一種增強的基于幾何的周跳探測方法，該方法既顧及了衛(wèi)星之間的相關(guān)性，又增強了模型強度，使周跳探測結(jié)果更可靠。

傳統(tǒng)的粗差探測與處理的方法主要包括貝葉斯估計，DIA，方差分量估計，接收機自主完整性監(jiān)控等。其中DIA和IGG模型的思想都是根據(jù)觀測值殘差進行假設(shè)檢驗，然后調(diào)整觀測值的權(quán)重矩陣，從而減少誤差較大的觀測值對定位解的影響。方差分量估計的理論也已用于GNSS定位中的質(zhì)量控制算法，該方法通過調(diào)整所有觀測值的等效權(quán)重，降低了觀測誤差對定位解的影響。但是上述的方法中都沒有顧及殘差之間的相關(guān)性和偽距觀測值對GNSS定位的影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對背景技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種增強的基于幾何的方法進行周跳探測，然后在粗差處理的過程中同時考慮衛(wèi)星的幾何分布和殘差的相關(guān)性，克服了現(xiàn)有方法的局限性，使算法具有更高的準確性、穩(wěn)定性及可用性。

本發(fā)明一種低成本GNSS終端數(shù)據(jù)異常處理的方法，使用該方法能夠提高衛(wèi)星定位導(dǎo)航領(lǐng)域中低成本GNSS終端在精密定位中的精度和可靠性。為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種低成本GNSS終端數(shù)據(jù)異常處理的方法，包括：