CN104280741B - 电离层异常检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电离层异常检测方法，首先根据第一双频载波相位测量值进行时间梯度的异常检测，得到基于时间梯度的检测结果，判断基于时间梯度的检测结果是否为异常，若是，则确定电离层存在异常，若否，则再根据第一双频载波相位测量值、第一双频码伪距测量值、第二双频载波相位测量值和第二双频码伪距测量值进行空间梯度的异常检测，得到基于空间梯度的检测结果，并对该结果进行滑动滤波，判断滤波后的基于空间梯度的检测结果是否存在异常，若是，则确定电离层存在异常，若否，则确定电离层不存在异常。本发明实施例提供的电离层异常检测方法，可以实现ARAIM场景下的电离层异常检测。

Description

电离层异常检测方法

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种电离层异常检测方法。

背景技术

卫星导航技术采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位，卫星导航系统通常包括导航卫星、地面参考站和用户定位设备三个部分。目前，全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)已经得到了广泛的应用，飞机的精密进近和着陆引导就是其中之一。对于带有垂直引导的航向道性能(Localizer Precisionwith Vertical Guidance-200，简称LPV-200)精密进近而言，由于其更严格的完好性需求，导航领域研究者提出了先进的接收机自主完好性监测技术(Advanced ReceiverAutonomous Integrity Monitor，简称ARAIM)，以满足LPV-200精密进近的需求。

ARAIM应用中，机载用户接收机接收卫星信号，地面参考站向机载用户广播导航数据。因为存在星历误差、电离层延迟、对流层延迟等因素，会对机载用户接收到的卫星信号和地面参考站广播的导航数据造成误差。对于星历误差和对流层延迟，机载用户接收机和地面参考站始终保持着高度的相关性。然而，电离层受太阳活动的影响，会产生不规则运动体，甚至引起电离层风暴，此时，其空间相关性将受到严重影响。根据已观测到的数据，正常情况时，电离层在垂直方向上延迟的梯度为4mm/km，但是当产生电离层风暴时，电离层在垂直方向上延迟的梯度可以高达412mm/km，将可能造成20m甚至更大的垂直定位误差。因此，若不及时检测消除电离层异常，将严重影响ARAIM的性能。

电离层异常有两个基本属性：时间梯度和空间梯度。图1为LPV-200精密进近过程中的电离层异常模型示意图，如图1所示，LPV-200精密进近过程中的电离层异常模型被建模为可移动的楔形模型，主要参数为梯度、宽度以及移动速度。其中，梯度和宽度体现了空间梯度属性，移动速度体现了时间梯度属性。时间梯度是指移动用户在穿透点方向上的电离层延迟随着时间的变化而发生较快、较大的变化。空间梯度是指电离层误差在空间上的不相关性。

现有技术中存在如下缺陷：在ARAIM应用场景下，缺少有效的电离层异常检测方法。

发明内容

本发明提供一种电离层异常检测方法，用以实现ARAIM场景下的电离层异常检测。

本发明实施例提供的电离层异常检测方法，包括：

接收导航卫星发送的第一导航信号，所述第一导航信号包括卫星双频载波相位测量值和卫星双频码伪距测量值；

接收地面参考站发送的第二导航信号，所述第二导航信号包括地面双频载波相位测量值和地面双频码伪距测量值；

从可见导航卫星中选择定位卫星；

从所述第一导航信号中提取所述定位卫星对应的第一双频载波相位测量值和第一双频码伪距测量值；从所述第二导航信号中提取所述定位卫星对应的第二双频载波相位测量值和第二双频码伪距测量值；

探测并修复所述第一双频载波相位测量值和所述第二双频载波相位测量值中的周跳；

根据所述第一双频载波相位测量值进行时间梯度异常检测，得到基于时间梯度的检测结果；

判断所述基于时间梯度的检测结果是否存在异常；

若是，则确定电离层存在异常；若否，则根据所述第一双频载波相位测量值、所述第一双频码伪距测量值、所述第二双频载波相位测量值和所述第二双频码伪距测量值进行空间梯度异常检测，得到基于空间梯度的检测结果；

对所述基于空间梯度的检测结果进行滑动滤波处理，得到滤波后的基于空间梯度的检测结果；

判断所述滤波后的基于空间梯度的检测结果是否存在异常；

若是，则确定电离层存在异常；若否，则确定电离层不存在异常。

可选的，所述从可见导航卫星中选择定位卫星，包括：

根据定位需求选择卫星遮蔽角；

根据所述卫星遮蔽角，从可见导航卫星中选择定位卫星。

可选的，本发明实施例还包括：

若电离层不存在异常，则对所述第一双频载波相位测量值和所述第一双频码伪距测量值进行码载分离消除DFree滤波处理，得到电离层误差消除结果；

若电离层存在异常，则对所述第一双频载波相位测量值和所述第一双频码伪距测量值进行电离层消除IFree滤波处理，得到电离层误差消除结果。

可选的，所述对所述第一双频载波相位测量值和所述第一双频码伪距测量值进行DFree滤波处理，得到电离层误差消除结果，包括：

使用公式(1)和公式(2)对所述第一双频码伪距测量值和所述第一双频载波相位测量值进行第一预处理，得到第一预处理后的第一双频码伪距测量值和第一预处理后的第一双频载波相位测量值；

Ψ_D＝ρ_u1 (1)

${\mathrm{\Φ}}_D={\mathrm{\φ}}_{u1}-\frac{2f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\φ}}_{u1}-{\mathrm{\φ}}_{u2})---\left(2\right)$

其中，f_u1、f_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的中心频率；ρ_u1为所述第一双频载波的载频的中心频率为f_u1的码伪距测量值；φ_u1、φ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的载波相位测量值；Ψ_D为所述第一预处理后的第一双频码伪距测量值；Φ_D为所述第一预处理后的第一双频载波相位测量值；

使用公式(3)对所述第一预处理后的第一双频载波相位测量值和所述第一预处理后的第一双频码伪距测量值进行低通滤波处理，得到所述电离层误差消除结果；

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_D\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\τ}}{\mathrm{\Ψ}}_D\left(t\right)+\frac{\mathrm{\τ}-1}{\mathrm{\τ}}({\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_D(t-1)+{\mathrm{\Φ}}_D\left(t\right)-{\mathrm{\Φ}}_D(t-1))---\left(3\right)$

其中，t为第t个计时时刻；τ为滤波时间；为所述电离层误差消除结果。

可选的，所述对所述第一双频载波相位测量值和所述第一双频码伪距测量值进行IFree滤波处理，得到电离层误差消除结果，包括：

使用公式(4)和公式(5)对所述第一双频码伪距测量值和所述第一双频载波相位测量值进行第二预处理，得到第二预处理后的第一双频码伪距测量值和第二预处理后的第一双频载波相位测量值；

${\mathrm{\Ψ}}_I={\mathrm{\ρ}}_{u1}-\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\ρ}}_{u1}-{\mathrm{\ρ}}_{u2})---\left(4\right)$

${\mathrm{\Φ}}_I={\mathrm{\φ}}_{u1}-\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\φ}}_{u1}-{\mathrm{\φ}}_{u2})---\left(5\right)$

其中，f_u1、f_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的中心频率；ρ_u1、ρ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的码伪距测量值；φ_u1、φ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的载波相位测量值；Ψ_I为所述第二预处理后的第一双频码伪距测量值；Φ_I为所述第二预处理后的第二双频载波相位测量值；

使用公式(6)对所述第二预处理后的第一双频载波相位测量值和所述第二预处理后的第一双频码伪距测量值进行低通滤波处理，得到所述电离层误差消除结果；

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_I\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\τ}}{\mathrm{\Ψ}}_I\left(t\right)+\frac{\mathrm{\τ}-1}{\mathrm{\τ}}({\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_I(t-1)+{\mathrm{\Φ}}_I\left(t\right)-{\mathrm{\Φ}}_I(t-1))---\left(6\right)$

其中，t为第t个计时时刻；τ为滤波时间；为所述电离层误差消除结果。

可选的，所述根据所述第一双频载波相位测量值进行时间梯度异常检测，得到基于时间梯度的检测结果，包括：

使用公式(7)和公式(8)对所述第一双频载波相位测量值进行第三预处理，得到电离层误差变化值：

$\tilde{I}\left[k\right]=\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}\left({\mathrm{\φ}}_{u2}\right[k]-{\mathrm{\φ}}_{u1}[k\left]\right)---\left(7\right)$

${\widetilde{\stackrel{\·}{I}}}_{\mathrm{raw}}\left[k\right]=\frac{1}{q{T}_{\mathrm{id}}}\left(\tilde{I}\right[k]-\tilde{I}[k-q\left]\right)---\left(8\right)$

其中，f_u1、f_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的中心频率；φ_u1、φ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的载波相位测量值；k为第k个计时时刻；为估算的电离层误差值；T_id为所述第一双频载波相位测量值的采样间隔；q为整数；为所述电离层误差变化值；

使用公式(9)对所述电离层误差变化值进行滤波处理，得到电离层误差变化率；

$\widetilde{\stackrel{\·}{I}}\left[k\right]=\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{id}}-1}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{id}}}\widetilde{\stackrel{\·}{I}}[k-1]+\frac{1}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{id}}}{\widetilde{\stackrel{\·}{I}}}_{\mathrm{raw}}\left[k\right]---\left(9\right)$

其中，τ_id为滤波时间；为所述电离层误差变化率；

确定基于时间梯度的检测阈值

其中，为编号为i的定位卫星的载波相位测量值的噪声标准差；K_{ffd_r}为根据第一误警概率P_ffd确定的第一放大因子；

其中， $K_{\mathrm{ffd}\_r}=-Q^{-1}\left(\frac{P_{\mathrm{ffd}}}{2}\right);$

所述判断所述基于时间梯度的检测结果是否存在异常，包括：

若所述电离层误差变化率超过所述基于时间梯度的检测阈值，则确定所述基于时间梯度的检测结果存在异常，否则确定所述基于时间梯度的检测结果不存在异常。

可选的，所述根据所述第一双频载波相位测量值、所述第一双频码伪距测量值、所述第二双频载波相位测量值和所述第二双频码伪距测量值进行空间梯度异常检测，得到基于空间梯度的检测结果，包括：

使用公式(10)至公式(13)对所述第一双频载波相位测量值、所述第一双频码伪距测量值、所述第二双频载波相位测量值和所述第二双频码伪距测量值进行第四预处理，得到第四预处理后的第一双频载波相位测量值、第四预处理后的第一双频码伪距测量值、第四预处理后的第二双频载波相位测量值和第四预处理后的第二双频码伪距测量值；

${\mathrm{\Φ}}_u=\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\φ}}_{u1}-{\mathrm{\φ}}_{u2})---\left(10\right)$

${\mathrm{\Ψ}}_u=\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\ρ}}_{u1}-{\mathrm{\ρ}}_{u2})---\left(11\right)$

${\mathrm{\Φ}}_g=\frac{f_{g2}^2}{f_{g2}^2-f_{g1}^2}({\mathrm{\φ}}_{g1}-{\mathrm{\φ}}_{g2})---\left(12\right)$

${\mathrm{\Ψ}}_g=\frac{f_{g2}^2}{f_{g2}^2-f_{g1}^2}({\mathrm{\ρ}}_{g1}-{\mathrm{\ρ}}_{g2})---\left(13\right)$

其中，f_u1、f_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的中心频率；f_g1、f_g2分别为所述第二双频载波的两个载频的中心频率；φ_u1、φ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的载波相位测量值；ρ_u1、ρ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的码伪距测量值；φ_g1、φ_g2分别为所述第二双频载波的两个载频的载波相位测量值；ρ_g1、ρ_g2分别为所述第二双频载波的两个载频的码伪距测量值；Φ_u为所述第四预处理后的第一双频载波相位测量值；Ψ_u为所述第四预处理后的第一双频码伪距测量值；Φ_g为第四预处理后的第二双频载波相位测量值；Ψ_g为第四预处理后的第二双频码伪距测量值；

使用公式(14)对所述第四预处理后的第一双频载波相位测量值和所述第四预处理后的第一双频码伪距测量值进行低通滤波处理，得到第一滤波后的第四预处理结果；

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_u\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\τ}}{\mathrm{\Ψ}}_u\left(t\right)+\frac{\mathrm{\τ}-1}{\mathrm{\τ}}({\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_u(t-1)+{\mathrm{\Φ}}_u\left(t\right)-{\mathrm{\Φ}}_u(t-1))---\left(14\right)$

其中，t为第t个计时时刻；τ为滤波时间；为所述第一滤波后的第四预处理结果；

使用公式(15)对所述第四预处理后的第二双频载波相位测量值和所述第四预处理后的第二双频码伪距测量值进行低通滤波处理，得到第二滤波后的第四预处理结果；

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_g\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\τ}}{\mathrm{\Ψ}}_g\left(t\right)+\frac{\mathrm{\τ}-1}{\mathrm{\τ}}({\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_g(t-1)+{\mathrm{\Φ}}_g\left(t\right)-{\mathrm{\Φ}}_g(t-1))---\left(15\right)$

其中，为所述第二滤波后的第四预处理结果；

使用公式(16)得到定位卫星i的滤波结果差值；

$\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{\mathrm{ug}}^i={\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{ug}}^i-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_g^i---\left(16\right)$

其中，i为定位卫星编号；为所述定位卫星i的所述第一滤波后的第四预处理结果；为所述定位卫星i的所述第二滤波后的第四预处理结果；为所述定位卫星i的滤波结果差值；

使用公式(17)对所述定位卫星i的滤波结果差值进行处理，得到所述定位卫星i的基于空间梯度的检测结果；

$\▿\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{\mathrm{ug}}^i=\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{\mathrm{ug}}^i-\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{\mathrm{ug}}^N=\mathrm{\Δ}{I}_{\mathrm{ug}}^i-\mathrm{\Δ}{I}_{\mathrm{ug}}^N+{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{ug}}^{\mathrm{iN}}(i=1,\·\·\·,N-1)---\left(17\right)$

其中，N为仰角最大的定位卫星编号；为所述仰角最大的定位卫星的电离层空间梯度的估计值；为噪声；为所述定位卫星i的基于空间梯度的检测结果。

可选的，所述对所述基于空间梯度的检测结果进行滑动滤波处理，得到滤波后的基于空间梯度的检测结果，包括：

使用公式(18)对所述基于空间梯度的检测结果进行滑动滤波处理，得到滤波后的基于空间梯度的检测结果；

$\▿\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{I}}_{\mathrm{ug}}^i=\frac{1}{n}\mathrm{\Σ}\▿\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{\mathrm{ug}}^i---\left(18\right)$

其中，n为滤波时间；i为定位卫星编号；为定位卫星i的基于空间梯度的检测结果；为所述滤波后的基于空间梯度的检测结果；

确定基于空间梯度的检测阈值

其中，为编号为i的定位卫星的噪声标准差；K_{ffd_ΔI}为根据第一误警概率P_ffd确定的第二放大因子；

其中， $K_{\mathrm{ffd}\_r}=-Q^{-1}\left(\frac{P_{\mathrm{ffd}}}{2}\right);$

所述判断所述滤波后的基于空间梯度的检测结果是否存在异常，包括：

若所述滤波后的基于空间梯度的检测结果超过所述基于空间梯度的检测阈值，则确定所述基于空间梯度的检测结果存在异常，否则确定所述基于空间梯度的检测结果不存在异常。

本发明实施例提供的电离层异常检测方法，接收导航卫星发送的第一导航信号和地面参考站发送的第二导航信号，从可见导航卫星中选择定位卫星，从第一导航信号中提取定位卫星对应的第一双频载波相位测量值和第一双频码伪距测量值，从第二导航信号中提取定位卫星对应的第二双频载波相位测量值和第二双频码伪距测量值，首先根据第一双频载波相位测量值进行时间梯度的异常检测，得到基于时间梯度的检测结果，判断基于时间梯度的检测结果是否为异常，若是，则确定电离层存在异常，若否，则再根据第一双频载波相位测量值、第一双频码伪距测量值、第二双频载波相位测量值和第二双频码伪距测量值进行空间梯度的异常检测，得到基于空间梯度的检测结果，并对该结果进行滑动滤波，判断滤波后的基于空间梯度的检测结果是否存在异常，若是，则确定电离层存在异常，若否，则确定电离层不存在异常。本发明实施例提供的电离层异常检测方法，可以实现ARAIM场景下的电离层异常检测。

附图说明

图1为LPV-200精密进近过程中的电离层异常模型示意图；

图2为本发明电离层异常检测方法实施例一的流程图；

图3为本发明码载分离消除DFree滤波方法实施例一的流程图；

图4为本发明电离层消除IFree滤波方法实施例一的流程图；

图5为本发明机载用户接收机的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为本发明电离层异常检测方法实施例一的流程图，该电离层异常检测方法的执行主体可以是机载用户接收机，如图2所示，该方法可以包括：

步骤101、接收导航卫星发送的第一导航信号，所述第一导航信号包括卫星双频载波相位测量值和卫星双频码伪距测量值。

其中，第一导航信号为双频信号，该双频信号的两个载频的中心频率可以分别为f₁和f₂，每一频率的信号均包括载波相位测量值和码伪距测量值。

步骤103、接收地面参考站发送的第二导航信号，所述第二导航信号包括地面双频载波相位测量值和地面双频码伪距测量值。

其中，第二导航信号为双频信号，该双频信号的两个载频的中心频率可以分别为f₁和f₂，每一频率的信号均包括载波相位测量值和码伪距测量值。

可选的，第二导航信号为地面参考站将接收到的导航卫星的导航信号处理后得到的，地面参考站将该第二导航信号转发至机载用户接收机。

步骤105、从可见导航卫星中选择定位卫星。

可选的，可以根据飞机所处的地形条件以及机载用户接收机对精度、完好性的要求选择定位卫星，具体可以包括：

根据定位需求选择卫星遮蔽角；根据卫星遮蔽角，从可见导航卫星中选择定位卫星。

其中，飞机所处的地形条件可以是飞机所处的高度、飞机所处的地形区域或者飞机附近遮挡物等，本发明对此不加以限制。其中，卫星遮蔽角与导航信号受噪声干扰程度相关，如果导航信号受噪声干扰大，相应的，定位精度将变差。根据定位需求选择一个合适的卫星遮蔽角，根据卫星遮蔽角从可见导航卫星中选择定位卫星，可以有效降低导航信号受噪声干扰的程度，进而提高定位精度。

步骤107、从第一导航信号中提取定位卫星对应的第一双频载波相位测量值和第一双频码伪距测量值；从第二导航信号中提取定位卫星对应的第二双频载波相位测量值和第二双频码伪距测量值。

步骤109、探测并修复所述第一双频载波相位测量值和第二双频载波相位测量值中的周跳。

其中，周跳是指在卫星定位技术中的载波相位测量中，由于卫星信号的失锁而导致的整周计数的跳变或中断。本步骤可以探测并修复第一双频载波相位测量值和第二双频载波相位测量值中的周跳，使得基于第一双频载波相位测量值和第二双频载波相位测量值的计算更加精确。

步骤111、根据第一双频载波相位测量值进行时间梯度异常检测，得到基于时间梯度的检测结果。

可选的，根据第一双频载波相位测量值进行时间梯度的异常检测可以采用现有的在地基增强系统(ground-based augmentation systems，简称GBAS)中应用的基于双频观测量的Rate-based方法。

步骤113、判断基于时间梯度的检测结果是否存在异常。

若基于时间梯度的检测结果存在异常，则执行步骤121，确定电离层存在异常；若基于时间梯度的检测结果不存在异常，则执行步骤115。本步骤实现了ARAIM场景下的电离层异常检测。

步骤115、根据所述第一双频载波相位测量值、所述第一双频码伪距测量值、所述第二双频载波相位测量值和所述第二双频码伪距测量值进行空间梯度异常检测，得到基于空间梯度的检测结果。

在本实施例中，首先进行时间梯度的异常检测，如果在时间梯度维度上检测出电离层存在异常，则可以确定电离层存在异常。但是，在时间梯度上存在漏检情况，漏检条件具体为：对于移动中的飞机，如果飞机的移动速度与电离层在该方向上的移动速度相同，那么飞机穿透点方向上的电离层延迟变化率始终为0，将造成漏检。所以，当基于时间梯度的检测结果不存在异常时，此时存在两种结果，第一种结果是电离层不存在异常，第二种结果是恰好满足了漏检条件，基于时间梯度的检测结果不存在异常，但实际上电离层存在异常。针对第二种结果，当基于时间梯度的检测结果不存在异常时，还要进行空间梯度的电离层异常检测，以避免漏检情况。通过在时间梯度和空间梯度都进行电离层异常检测，不仅可以实现ARAIM场景下的电离层异常检测，而且进一步提高了ARAIM场景下的电离层异常检测的精度。

可选的，根据第一双频载波相位测量值、第一双频码伪距测量值、第二双频载波相位测量值和第二双频码伪距测量值进行空间梯度的异常检测可以采用现有的GBAS中应用的基于双频观测量的Delay-based方法。

步骤117、对基于空间梯度的检测结果进行滑动滤波处理，得到滤波后的基于空间梯度的检测结果。

在本实施例中，当时间梯度的检测结果不存在异常时，或者是电离层不存在异常，或者是由于满足漏检条件而无法检测出电离层异常。无论是哪一种情况，说明此时的电离层变化率保持稳定。所以，可以对基于空间梯度的检测结果进行滑动滤波处理，从而进一步提高ARAIM场景下电离层异常检测的精度。

步骤119、判断滤波后的基于空间梯度的检测结果是否存在异常。

若基于空间梯度的检测结果存在异常，则执行步骤121，确定电离层存在异常；若基于空间梯度的检测结果不存在异常，则执行步骤123，确定电离层不存在异常。本步骤实现了ARAIM场景下的电离层异常检测。

步骤121、电离层存在异常。

步骤123、电离层不存在异常。

本发明实施例提供的电离层异常检测方法，接收导航卫星发送的第一导航信号和地面参考站发送的第二导航信号，从可见导航卫星中选择定位卫星，从第一导航信号中提取定位卫星对应的第一双频载波相位测量值和第一双频码伪距测量值，从第二导航信号中提取定位卫星对应的第二双频载波相位测量值和第二双频码伪距测量值，首先根据第一双频载波相位测量值进行时间梯度的异常检测，得到基于时间梯度的检测结果，判断基于时间梯度的检测结果是否为异常，若是，则确定电离层存在异常，若否，则再根据第一双频载波相位测量值、第一双频码伪距测量值、第二双频载波相位测量值和第二双频码伪距测量值进行空间梯度的异常检测，得到基于空间梯度的检测结果，并对该结果进行滑动滤波，判断滤波后的基于空间梯度的检测结果是否存在异常，若是，则确定电离层存在异常，若否，则确定电离层不存在异常。本发明实施例提供的电离层异常检测方法，可以实现ARAIM场景下的电离层异常检测。

可选的，在上述实施例中，步骤111中根据所述第一双频载波相位测量值进行时间梯度异常检测，得到基于时间梯度的检测结果，一种实现方式可以是：

步骤501、使用公式(7)和公式(8)对第一双频载波相位测量值进行第三预处理，得到电离层误差变化值：

$\tilde{I}\left[k\right]=\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}\left({\mathrm{\φ}}_{u2}\right[k]-{\mathrm{\φ}}_{u1}[k\left]\right)---\left(7\right)$

${\widetilde{\stackrel{\·}{I}}}_{\mathrm{raw}}\left[k\right]=\frac{1}{q{T}_{\mathrm{id}}}\left(\tilde{I}\right[k]-\tilde{I}[k-q\left]\right)---\left(8\right)$

其中，f_u1、f_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的中心频率；φ_u1、φ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的载波相位测量值；k为第k个计时时刻；为估算的电离层误差值；T_id为所述第一双频载波相位测量值的采样间隔；q为整数；为所述电离层误差变化值。

其中，估算的电离层误差值包含了整周模糊度，整周模糊度是指在卫星定位技术中的载波相位测量时，载波相位与基准相位之间相位差的首观测值所对应的整周未知数。即表示估算的电离层误差值在qT_id时间内的变化，可选的，qT_id＝1。

步骤503、使用公式(9)对电离层误差变化值进行滤波处理，得到电离层误差变化率：

$\widetilde{\stackrel{\·}{I}}\left[k\right]=\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{id}}-1}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{id}}}\widetilde{\stackrel{\·}{I}}[k-1]+\frac{1}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{id}}}{\widetilde{\stackrel{\·}{I}}}_{\mathrm{raw}}\left[k\right]---\left(9\right)$

其中，τ_id为滤波时间；为所述电离层误差变化率。可选的，τ_id取值为20秒。

步骤505、确定基于时间梯度的检测阈值

其中，为编号为i的定位卫星的载波相位测量值的噪声标准差；K_{ffd_r}为根据第一误警概率P_ffd确定的第一放大因子。

其中，第一误警概率P_ffd为LPV-200中的误警概率标准。

可选的，在上述实施例中，步骤113中判断基于时间梯度的检测结果是否存在异常，一种实现方式可以是：

若电离层误差变化率超过基于时间梯度的检测阈值，则确定基于时间梯度的检测结果存在异常，否则确定基于时间梯度的检测结果不存在异常。具体为：如果滤波后的电离层误差变化率则说明基于时间梯度的检测结果存在异常。

可选的，在上述实施例中，步骤115中根据第一双频载波相位测量值、第一双频码伪距测量值、第二双频载波相位测量值和第二双频码伪距测量值进行空间梯度异常检测，得到基于空间梯度的检测结果，一种实现方式可以是：

步骤601、使用公式(10)至公式(13)对第一双频载波相位测量值、第一双频码伪距测量值、第二双频载波相位测量值和第二双频码伪距测量值进行第四预处理，得到第四预处理后的第一双频载波相位测量值、第四预处理后的第一双频码伪距测量值、第四预处理后的第二双频载波相位测量值和第四预处理后的第二双频码伪距测量值：

${\mathrm{\Φ}}_u=\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\φ}}_{u1}-{\mathrm{\φ}}_{u2})---\left(10\right)$

${\mathrm{\Ψ}}_u=\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\ρ}}_{u1}-{\mathrm{\ρ}}_{u2})---\left(11\right)$

${\mathrm{\Φ}}_g=\frac{f_{g2}^2}{f_{g2}^2-f_{g1}^2}({\mathrm{\φ}}_{g1}-{\mathrm{\φ}}_{g2})---\left(12\right)$

${\mathrm{\Ψ}}_g=\frac{f_{g2}^2}{f_{g2}^2-f_{g1}^2}({\mathrm{\ρ}}_{g1}-{\mathrm{\ρ}}_{g2})---\left(13\right)$

其中，f_u1、f_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的中心频率；f_g1、f_g2分别为所述第二双频载波的两个载频的中心频率；φ_u1、φ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的载波相位测量值；ρ_u1、ρ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的码伪距测量值；φ_g1、φ_g2分别为所述第二双频载波的两个载频的载波相位测量值；ρ_g1、ρ_g2分别为所述第二双频载波的两个载频的码伪距测量值；Φ_u为所述第四预处理后的第一双频载波相位测量值；Ψ_u为所述第四预处理后的第一双频码伪距测量值；Φ_g为第四预处理后的第二双频载波相位测量值；Ψ_g为第四预处理后的第二双频码伪距测量值。

步骤603、使用公式(14)对所述第四预处理后的第一双频载波相位测量值和所述第四预处理后的第一双频码伪距测量值进行低通滤波处理，得到第一滤波后的第四预处理结果；

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_u\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\τ}}{\mathrm{\Ψ}}_u\left(t\right)+\frac{\mathrm{\τ}-1}{\mathrm{\τ}}({\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_u(t-1)+{\mathrm{\Φ}}_u\left(t\right)-{\mathrm{\Φ}}_u(t-1))---\left(14\right)$

其中，t为第t个计时时刻；τ为滤波时间；为所述第一滤波后的第四预处理结果。

步骤605、使用公式(15)对所述第四预处理后的第二双频载波相位测量值和所述第四预处理后的第二双频码伪距测量值进行低通滤波处理，得到第二滤波后的第四预处理结果；

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_g\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\τ}}{\mathrm{\Ψ}}_g\left(t\right)+\frac{\mathrm{\τ}-1}{\mathrm{\τ}}({\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_g(t-1)+{\mathrm{\Φ}}_g\left(t\right)-{\mathrm{\Φ}}_g(t-1))---\left(15\right)$

其中，为所述第二滤波后的第四预处理结果。

步骤607、使用公式(16)得到定位卫星i的滤波结果差值；

$\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{\mathrm{ug}}^i={\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_{\mathrm{ug}}^i-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_g^i---\left(16\right)$

其中，i为定位卫星编号；为所述定位卫星i的所述第一滤波后的第四预处理结果；为所述定位卫星i的所述第二滤波后的第四预处理结果；为所述定位卫星i的滤波结果差值。

步骤609、使用公式(17)对所述定位卫星i的滤波结果进行处理，得到所述定位卫星i的基于空间梯度的检测结果；

$\▿\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{\mathrm{ug}}^i=\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{\mathrm{ug}}^i-\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{\mathrm{ug}}^N=\mathrm{\Δ}{I}_{\mathrm{ug}}^i-\mathrm{\Δ}{I}_{\mathrm{ug}}^N+{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{ug}}^{\mathrm{iN}}(i=1,\·\·\·,N-1)---\left(17\right)$

其中，N为仰角最大的定位卫星编号；为所述仰角最大的定位卫星的电离层空间梯度的估计值；为噪声；为所述定位卫星i的基于空间梯度的检测结果。

本步骤的作用是消除机载用户接收机的频间偏置。

可选的，在上述实施例中，步骤117中对基于空间梯度的检测结果进行滑动滤波处理，得到滤波后的基于空间梯度的检测结果，一种实现方式可以是：

步骤701、使用公式(18)对基于空间梯度的检测结果进行滑动滤波处理，得到滤波后的基于空间梯度的检测结果；

$\▿\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{I}}_{\mathrm{ug}}^i=\frac{1}{n}\mathrm{\Σ}\▿\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{\mathrm{ug}}^i---\left(18\right)$

其中，n为滤波时间；i为定位卫星编号；为定位卫星i的基于空间梯度的检测结果；为所述滤波后的基于空间梯度的检测结果。

可选的，由于空间梯度的异常检测是在时间梯度的异常检测的基础上进行的，因此，滤波时间n的取值可以设置为与时间梯度的异常检测中滤波时间相同，即，n取20秒，这样将不会损失系统的整体时延。

步骤703、确定基于空间梯度的检测阈值

其中，为编号为i的导航卫星的噪声标准差；K_{ffd_ΔI}为根据第一误警概率P_ffd确定的第二放大因子。

其中，第一误警概率P_ffd为LPV-200中的误警概率标准。

可选的，在上述实施例中，步骤119中判断滤波后的基于空间梯度的检测结果是否存在异常，一种实现方式可以是：

若滤波后的基于空间梯度的检测结果超过基于空间梯度的检测阈值，则确定基于空间梯度的检测结果存在异常，否则确定基于空间梯度的检测结果不存在异常。具体为：如果滤波后的基于空间梯度的检测结果 则说明基于空间梯度的检测结果为存在异常。

进一步，在上述实施例中，无论电离层是否异常，都会存在电离层误差。电离层存在异常时，电离层误差较大；电离层不存在异常时，电离层误差较小。所以，在检测电离层是否异常之后，需要对电离层误差进行消除。电离层误差消除算法可以采用现有的在GBAS中应用的码载分离消除(Divergence-free，简称DFree)滤波方法或者是电离层消除(Ionosphere-free，简称IFree)滤波方法。所以，上述实施例还可以包括：

若电离层不存在异常，则对第一双频载波相位测量值和第一双频码伪距测量值进行DFree滤波处理，得到电离层误差检测结果。

若电离层存在异常，则对第一双频载波相位测量值和第一双频码伪距测量值进行IFree滤波处理，得到电离层误差检测结果。

图3为本发明DFree滤波方法实施例一的流程图，如图3所示，DFree滤波方法可以包括：

步骤301、使用公式(1)和公式(2)对所述第一双频码伪距测量值和所述第一双频载波相位测量值进行第一预处理，得到第一预处理后的第一双频码伪距测量值和第一预处理后的第一双频载波相位测量值；

Ψ_D＝ρ_u1 (1)

${\mathrm{\Φ}}_D={\mathrm{\φ}}_{u1}-\frac{2f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\φ}}_{u1}-{\mathrm{\φ}}_{u2})---\left(2\right)$

其中，f_u1、f_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的中心频率；ρ_u1为所述第一双频载波的载频的中心频率为f_u1的码伪距测量值；φ_u1、φ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的载波相位测量值；Ψ_D为所述第一预处理后的第一双频码伪距测量值；Φ_D为所述第一预处理后的第一双频载波相位测量值。

步骤303、使用公式(3)对所述第一预处理后的第一双频载波相位测量值和所述第一预处理后的第一双频码伪距测量值进行低通滤波处理，得到所述电离层误差消除结果；

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_D\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\τ}}{\mathrm{\Ψ}}_D\left(t\right)+\frac{\mathrm{\τ}-1}{\mathrm{\τ}}({\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_D(t-1)+{\mathrm{\Φ}}_D\left(t\right)-{\mathrm{\Φ}}_D(t-1))---\left(3\right)$

其中，t为第t个计时时刻；τ为滤波时间；为所述电离层误差消除结果。

图4为本发明IFree滤波方法实施例一的流程图，如图4所示，IFree滤波方法可以包括：

步骤401、使用公式(4)和公式(5)对所述第一双频码伪距测量值和所述第一双频载波相位测量值进行第二预处理，得到第二预处理后的第一双频码伪距测量值和第二预处理后的第一双频载波相位测量值；

${\mathrm{\Ψ}}_I={\mathrm{\ρ}}_{u1}-\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\ρ}}_{u1}-{\mathrm{\ρ}}_{u2})---\left(4\right)$

${\mathrm{\Φ}}_I={\mathrm{\φ}}_{u1}-\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\φ}}_{u1}-{\mathrm{\φ}}_{u2})---\left(5\right)$

其中，f_u1、f_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的中心频率；ρ_u1、ρ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的码伪距测量值；φ_u1、φ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的载波相位测量值；Ψ_I为所述第二预处理后的第一双频码伪距测量值；Φ_I为所述第二预处理后的第二双频载波相位测量值。

步骤403、使用公式(6)对所述第二预处理后的第一双频载波相位测量值和所述第二预处理后的第一双频码伪距测量值进行低通滤波处理，得到所述电离层误差消除结果；

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_I\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\τ}}{\mathrm{\Ψ}}_I\left(t\right)+\frac{\mathrm{\τ}-1}{\mathrm{\τ}}({\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_I(t-1)+{\mathrm{\Φ}}_I\left(t\right)-{\mathrm{\Φ}}_I(t-1))---\left(6\right)$

其中，t为第t个计时时刻；τ为滤波时间；为所述电离层误差消除结果。

在本实施例中，当机载用户接收机完成电离层异常检测之后，还可以进行电离层误差的消除。DFree滤波方法相当于单频载波平滑码伪距的噪声水平，能有效避免电离层变化带来的对输出的巨大影响，而IFree滤波方法噪声水平较大。因此，在电离层未发生明显变化时，采用DFree滤波方法较为合适，如检测电离层存在异常，则采用IFree滤波方法较为合适。在本实施例中，根据电离层是否存在异常来选择电离层误差消除方法，可以有效提高电离层误差消除的效果。

图5为本发明机载用户接收机的结构示意图，如图5所示，该机载用户接收机可以包括：第一数据接收单元11、第二数据接收单元13、数据处理单元21。

其中，第一数据接收单元11，用于接收导航卫星发送的第一导航信号，所述第一导航信号包括卫星双频载波相位测量值和卫星双频码伪距测量值。

第二数据接收单元13，用于接收地面参考站发送的第二导航信号，所述第二导航信号包括地面双频载波相位测量值和地面双频码伪距测量值。

数据处理单元21，用于进行电离层异常检测以及电离层误差消除。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种电离层异常检测方法，其特征在于，包括：

接收导航卫星发送的第一导航信号，所述第一导航信号包括卫星双频载波相位测量值和卫星双频码伪距测量值；

接收地面参考站发送的第二导航信号，所述第二导航信号包括地面双频载波相位测量值和地面双频码伪距测量值；

从可见导航卫星中选择定位卫星；

从所述第一导航信号中提取所述定位卫星对应的第一双频载波相位测量值和第一双频码伪距测量值；从所述第二导航信号中提取所述定位卫星对应的第二双频载波相位测量值和第二双频码伪距测量值；

探测并修复所述第一双频载波相位测量值和所述第二双频载波相位测量值中的周跳；

根据所述第一双频载波相位测量值进行时间梯度异常检测，得到基于时间梯度的检测结果；

判断所述基于时间梯度的检测结果是否存在异常；

若是，则确定电离层存在异常；若否，则根据所述第一双频载波相位测量值、所述第一双频码伪距测量值、所述第二双频载波相位测量值和所述第二双频码伪距测量值进行空间梯度异常检测，得到基于空间梯度的检测结果；

对所述基于空间梯度的检测结果进行滑动滤波处理，得到滤波后的基于空间梯度的检测结果；

判断所述滤波后的基于空间梯度的检测结果是否存在异常；

若是，则确定电离层存在异常；若否，则确定电离层不存在异常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从可见导航卫星中选择定位卫星，包括：

根据定位需求选择卫星遮蔽角；

根据所述卫星遮蔽角，从可见导航卫星中选择定位卫星。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

若电离层不存在异常，则对所述第一双频载波相位测量值和所述第一双频码伪距测量值进行码载分离消除DFree滤波处理，得到电离层误差消除结果；

若电离层存在异常，则对所述第一双频载波相位测量值和所述第一双频码伪距测量值进行电离层消除IFree滤波处理，得到电离层误差消除结果。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述第一双频载波相位测量值和所述第一双频码伪距测量值进行DFree滤波处理，得到电离层误差消除结果，包括：

使用公式(1)和公式(2)对所述第一双频码伪距测量值和所述第一双频载波相位测量值进行第一预处理，得到第一预处理后的第一双频码伪距测量值和第一预处理后的第一双频载波相位测量值；

Ψ_D＝ρ_u1 (1)

${\mathrm{\Φ}}_D={\mathrm{\φ}}_{u1}-\frac{2f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\φ}}_{u1}-{\mathrm{\φ}}_{u2})---\left(2\right)$

其中，f_u1、f_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的中心频率；ρ_u1为所述第一双频载波的载频的中心频率为f_u1的码伪距测量值；φ_u1、φ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的载波相位测量值；Ψ_D为所述第一预处理后的第一双频码伪距测量值；Φ_D为所述第一预处理后的第一双频载波相位测量值；

使用公式(3)对所述第一预处理后的第一双频载波相位测量值和所述第一预处理后的第一双频码伪距测量值进行低通滤波处理，得到所述电离层误差消除结果；

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_D\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\τ}}{\mathrm{\Ψ}}_D\left(t\right)+\frac{\mathrm{\τ}-1}{\mathrm{\τ}}\left({\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_D\right(t-1)+{\mathrm{\Φ}}_D(t)-{\mathrm{\Φ}}_D(t-1\left)\right)---\left(3\right)$

其中，t为第t个计时时刻；τ为滤波时间；为所述电离层误差消除结果。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述第一双频载波相位测量值和所述第一双频码伪距测量值进行IFree滤波处理，得到电离层误差消除结果，包括：

使用公式(4)和公式(5)对所述第一双频码伪距测量值和所述第一双频载波相位测量值进行第二预处理，得到第二预处理后的第一双频码伪距测量值和第二预处理后的第一双频载波相位测量值；

${\mathrm{\Ψ}}_I={\mathrm{\ρ}}_{u1}-\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\ρ}}_{u1}-{\mathrm{\ρ}}_{u2})---\left(4\right)$

${\mathrm{\Φ}}_I={\mathrm{\φ}}_{u1}-\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\φ}}_{u1}-{\mathrm{\φ}}_{u2})---\left(5\right)$

其中，f_u1、f_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的中心频率；ρ_u1、ρ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的码伪距测量值；φ_u1、φ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的载波相位测量值；Ψ_I为所述第二预处理后的第一双频码伪距测量值；Φ_I为所述第二预处理后的第一双频载波相位测量值；

使用公式(6)对所述第二预处理后的第一双频载波相位测量值和所述第二预处理后的第一双频码伪距测量值进行低通滤波处理，得到所述电离层误差消除结果；

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_I\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\τ}}{\mathrm{\Ψ}}_I\left(t\right)+\frac{\mathrm{\τ}-1}{\mathrm{\τ}}\left({\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_I\right(t-1)+{\mathrm{\Φ}}_I(t)-{\mathrm{\Φ}}_I(t-1\left)\right)---\left(6\right)$

其中，t为第t个计时时刻；τ为滤波时间；为所述电离层误差消除结果。

6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一双频载波相位测量值进行时间梯度异常检测，得到基于时间梯度的检测结果，包括：

使用公式(7)和公式(8)对所述第一双频载波相位测量值进行第三预处理，得到电离层误差变化值：

$\tilde{I}\[k\]=\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\φ}}_{u2}\[k\]-{\mathrm{\φ}}_{u1}\[k\])---\left(7\right)$

${\widetilde{\stackrel{\·}{I}}}_{raw}\[k\]=\frac{1}{{\mathrm{qT}}_{id}}(\tilde{I}\[k\]-\tilde{I}\[k-q\])---\left(8\right)$

其中，f_u1、f_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的中心频率；φ_u1、φ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的载波相位测量值；k为第k个计时时刻；为估算的电离层误差值；T_id为所述第一双频载波相位测量值的采样间隔；q为整数；为所述电离层误差变化值；

使用公式(9)对所述电离层误差变化值进行滤波处理，得到电离层误差变化率；

$\widetilde{\stackrel{\·}{I}}\[k\]=\frac{{\mathrm{\τ}}_{id}-1}{{\mathrm{\τ}}_{id}}\widetilde{\stackrel{\·}{I}}\[k-1\]+\frac{1}{{\mathrm{\τ}}_{id}}{\widetilde{\stackrel{\·}{I}}}_{raw}\[k\]---\left(9\right)$

其中，τ_id为滤波时间；为所述电离层误差变化率；

确定基于时间梯度的检测阈值

其中，为编号为i的定位卫星的载波相位测量值的噪声标准差；K_{ffd_r}为根据第一误警概率P_ffd确定的第一放大因子；

其中，

所述判断所述基于时间梯度的检测结果是否存在异常，包括：

若所述电离层误差变化率超过所述基于时间梯度的检测阈值，则确定所述基于时间梯度的检测结果存在异常，否则确定所述基于时间梯度的检测结果不存在异常。

7.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一双频载波相位测量值、所述第一双频码伪距测量值、所述第二双频载波相位测量值和所述第二双频码伪距测量值进行空间梯度异常检测，得到基于空间梯度的检测结果，包括：

使用公式(10)至公式(13)对所述第一双频载波相位测量值、所述第一双频码伪距测量值、所述第二双频载波相位测量值和所述第二双频码伪距测量值进行第四预处理，得到第四预处理后的第一双频载波相位测量值、第四预处理后的第一双频码伪距测量值、第四预处理后的第二双频载波相位测量值和第四预处理后的第二双频码伪距测量值；

${\mathrm{\Φ}}_u=\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\φ}}_{u1}-{\mathrm{\φ}}_{u2})---\left(10\right)$

${\mathrm{\Ψ}}_u=\frac{f_{u2}^2}{f_{u2}^2-f_{u1}^2}({\mathrm{\ρ}}_{u1}-{\mathrm{\ρ}}_{u2})---\left(11\right)$

${\mathrm{\Φ}}_g=\frac{f_{g2}^2}{f_{g2}^2-f_{g1}^2}({\mathrm{\φ}}_{g1}-{\mathrm{\φ}}_{g2})---\left(12\right)$

${\mathrm{\Ψ}}_g=\frac{f_{g2}^2}{f_{g2}^2-f_{g1}^2}({\mathrm{\ρ}}_{g1}-{\mathrm{\ρ}}_{g2})---\left(13\right)$

其中，f_u1、f_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的中心频率；f_g1、f_g2分别为所述第二双频载波的两个载频的中心频率；φ_u1、φ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的载波相位测量值；ρ_u1、ρ_u2分别为所述第一双频载波的两个载频的码伪距测量值；φ_g1、φ_g2分别为所述第二双频载波的两个载频的载波相位测量值；ρ_g1、ρ_g2分别为所述第二双频载波的两个载频的码伪距测量值；Φ_u为所述第四预处理后的第一双频载波相位测量值；Ψ_u为所述第四预处理后的第一双频码伪距测量值；Φ_g为第四预处理后的第二双频载波相位测量值；Ψ_g为第四预处理后的第二双频码伪距测量值；

使用公式(14)对所述第四预处理后的第一双频载波相位测量值和所述第四预处理后的第一双频码伪距测量值进行低通滤波处理，得到第一滤波后的第四预处理结果；

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_u\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\τ}}{\mathrm{\Ψ}}_u\left(t\right)+\frac{\mathrm{\τ}-1}{\mathrm{\τ}}\left({\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_u\right(t-1)+{\mathrm{\Φ}}_u(t)-{\mathrm{\Φ}}_u(t-1\left)\right)---\left(14\right)$

其中，t为第t个计时时刻；τ为滤波时间；为所述第一滤波后的第四预处理结果；

使用公式(15)对所述第四预处理后的第二双频载波相位测量值和所述第四预处理后的第二双频码伪距测量值进行低通滤波处理，得到第二滤波后的第四预处理结果；

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_g\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\τ}}{\mathrm{\Ψ}}_g\left(t\right)+\frac{\mathrm{\τ}-1}{\mathrm{\τ}}\left({\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_g\right(t-1)+{\mathrm{\Φ}}_g(t)-{\mathrm{\Φ}}_g(t-1\left)\right)---\left(15\right)$

其中，为所述第二滤波后的第四预处理结果；

使用公式(16)得到定位卫星i的滤波结果差值；

$\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{ug}^i={\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_u^i-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ψ}}}_g^i---\left(16\right)$

其中，i为定位卫星编号；为所述定位卫星i的所述第一滤波后的第四预处理结果；为所述定位卫星i的所述第二滤波后的第四预处理结果；为所述定位卫星i的滤波结果差值；

使用公式(17)对所述定位卫星i的滤波结果差值进行处理，得到所述定位卫星i的基于空间梯度的检测结果；

$\▿\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{ug}^i=\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{ug}^i-\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{ug}^N={\mathrm{\ΔI}}_{ug}^i-{\mathrm{\ΔI}}_{ug}^N+{\mathrm{\ϵ}}_{ug}^{iN},(i=1,...,N-1)---\left(17\right)$

其中，N为仰角最大的定位卫星编号；为所述仰角最大的定位卫星的电离层空间梯度的估计值；为噪声；为所述定位卫星i的基于空间梯度的检测结果。

8.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述基于空间梯度的检测结果进行滑动滤波处理，得到滤波后的基于空间梯度的检测结果，包括：

使用公式(18)对所述基于空间梯度的检测结果进行滑动滤波处理，得到滤波后的基于空间梯度的检测结果；

$\▿\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{I}}_{ug}^i=\frac{1}{n}\mathrm{\Σ}\▿\mathrm{\Δ}{\hat{I}}_{ug}^i---\left(18\right)$

其中，n为滤波时间；i为定位卫星编号；为定位卫星i的基于空间梯度的检测结果；为所述滤波后的基于空间梯度的检测结果；

确定基于空间梯度的检测阈值

其中，为编号为i的定位卫星的噪声标准差；K_{ffd_ΔI}为根据第一误警概率P_ffd确定的第二放大因子；

其中，

所述判断所述滤波后的基于空间梯度的检测结果是否存在异常，包括：

若所述滤波后的基于空间梯度的检测结果超过所述基于空间梯度的检测阈值，则确定所述基于空间梯度的检测结果存在异常，否则确定所述基于空间梯度的检测结果不存在异常。