CN106405592B - 车载北斗载波相位周跳检测与修复方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载北斗载波相位周跳检测与修复方法，包括：将通过北斗卫星接收机接收的当前历元的载波相位观测值与上一历元进行比较，获得载波相位周跳检测量；采用车载微惯性测量单元检测获得当前的车体姿态，通过车载里程计测量出车辆行进速度，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量；基于接收机至北斗卫星之间的单位视线矢量，将运动位移矢量转换至对应的北斗卫星的载波相位变化值；计算获得车载北斗载波相位的周跳值；在当前历元的载波相位观测值中扣除周跳值，实现对载波相位周跳的修复。本发明还提供了一种车载北斗载波相位周跳检测与修复系统。实施本发明提供的技术方案，具有计算简单、容易实施、可靠性高的优点。

Description

车载北斗载波相位周跳检测与修复方法及系统
技术领域
本发明涉及定位导航技术领域，尤其涉及一种车载北斗载波相位周跳检测与修复方法及系统。
背景技术
全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)由于能够实现全球、全天候、高精度的定位导航，它的出现和快速发展，逐渐改变了人们日常生活和生产方式。作为中国的GNSS，北斗卫星导航系统又简称为北斗系统(BeiDou NavigationSatellite System，BDS)。北斗系统是中国自主建设、独立运行，与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统，可在全球范围内全天候、全天时，为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。
无论是BDS还是GPS(Global Positioning System)，单点定位精度优于10米，若要实现更高精度的定位，一般需要采用差分技术。目前，精度最高的卫星导航定位方式为载波相位差分定位，或称之为RTK(Real Time Kinematic)技术，其相对定位精度可达到毫米级，甚至更高。随着BDS产业的发展，特别是车载应用对亚米级和厘米级定位精度的迫切需求，采用RTK或者地基、星基增强信号实现高精度定位均需要使用卫星信号的载波相位信息。采用载波相位实现精确定位的代价是复杂的整周模糊度解算技术和周跳检测及修复技术。其中，整周模糊度解算技术目前研究成果丰富，已有较为成熟的技术方案；而由于产生周跳的原因较多且复杂，所以周跳检测与修复方法仍然存在较多的技术问题。
在载波相位相对定位应用中，要达到厘米级或者毫米级的精度必须保证参与计算的载波相位数据中没有周跳，若发生周跳则必须进行可靠的周跳检测及修复。在相对定位基线达到几公里甚至更长的实际应用场合，由于多种原因不可避免地会产生周跳。具体地，产生周跳的原因可以为三类：第一类是由于卫星信号传播至接收机天线的过程中存在较大的误差或突变，例如恶劣的电离层延迟、明显的多路径干扰、载体的高速运动或者较低的卫星仰角，导致接收机接收到卫星信号的信噪比较低，影响了信号跟踪环路的稳定性，从而形成周跳；第二类是由于卫星信号被各种障碍物例如高楼、树木、山脉等的遮挡而产生周跳，这类在城市环境的车载应用中较为常见；第三类是由于接收机及天线的软硬件原因导致对接收到的卫星信号处理不当，从而形成周跳。
对于不同应用对象，在不同的环境条件下，周跳检测与修复方法各不相同，主要分为两类：一类仅采用卫星接收机的数据进行载波相位的周跳检测，即采用载波相位的双差或三差方程，对载波相位观测值进行数理统计，判断是否存在周跳。该类方法既可用于单频接收机，也可用于多频接收机，主要不足是可靠性有待于进一步提高。另一类采用辅助信息进行载波相位的周跳检测，常用的方法是采用惯性测量单元(Inertial MeasurementUnit,IMU)，通过惯性导航计算，得到短时间内高精度的相对位置速度信息，作为卫星信号的载波相位信息变化的参考值，从而实现载波相位周跳的检测，该类方法对辅助信息的精度要求较高，受限于惯性测量单元的精度。
对于车载系统应用而言，现有的车载卫星载波相位周跳检测与修复方法存在计算量大、可靠性低、成本高等不足，难以满足城市环境车载导航的高精度定位要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的不足，提供一种车载北斗载波相位周跳检测与修复技术方案，降低载波相位周跳检测与修复的计算量，提高周跳检测成功率和容错能力，周跳修复更为简便。
为解决以上技术问题，一方面，本发明实施例提供一种车载北斗载波相位周跳检测与修复方法，包括：
将通过北斗卫星接收机接收的当前历元的载波相位观测值与上一历元的载波相位观测值进行比较，获得载波相位周跳检测量；
采用车载微惯性测量单元检测获得当前的车体姿态，以及，通过车载里程计测量出车辆行进速度；
根据当前的车体姿态、行进速度和车辆运动约束信息，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量；
基于接收机至北斗卫星之间的单位视线矢量，将所述运动位移矢量转换至对应的北斗卫星的载波相位变化值；
根据所述载波相位周跳检测量和所述北斗卫星的载波相位变化值，计算获得车载北斗载波相位的周跳值；
在当前历元的载波相位观测值中扣除所述周跳值，实现对当前历元的车载北斗载波相位周跳的修复。
优选地，所述根据当前的车体姿态、行进速度和车辆运动约束信息，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量，包括：
根据当前的车体姿态、行进速度和车辆运动约束信息，构建组合导航滤波器；根据组合导航滤波器的误差状态方程计算出系统误差状态矢量，以及，根据组合导航滤波器的观测方程，计算出速度误差观测矢量；根据所述系统误差状态矢量和所述速度误差观测矢量，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量。
在一种可实现的方式中，所述组合导航滤波器的误差状态方程为：
其中，系统误差状态矢量为X＝[δψ,δV,δR,bg,ba]T，δψ为失准角矢量，δV为速度误差矢量，δR为位置误差矢量，bg为三个轴的陀螺零漂，ba为三个轴的加速度计零偏，F为系统状态矩阵：
其中，ωiε为地球自转角速度，Lati为车辆当前的纬度值，Vn为北向速度，Vε为东向速度，r0为地球半径，h为高程，×为的反对称矩阵，03×3为3×3维的零矩阵，为从载体坐标系至导航坐标系的方向余弦阵，fn为导航坐标系下的微加速度计输出值，fn×为fn的反对称矩阵，矩阵pv为：
在一种可实现的方式中，所述根据组合导航滤波器的观测方程，计算出速度误差观测矢量，包括：
通过车载里程计测量当前车体前向速度，获得里程计输出速度值Vodo；
采用车载微惯性测量单元检测车体在导航坐标系中各个姿态方向的速度，包括北向速度Vn，东向速度Vε，地向速度Vd；
根据从载体坐标系至导航坐标系的方向余弦阵将车体在导航坐标系各个姿态方向的速度进行坐标转换，获得车体前向速度车体侧向速度和垂直向速度
计算出在车体前向速度误差dVx、车体侧向速度误差dVy、垂直向速度误差dVz，获得速度误差观测矢量Z＝[dVx,dVy,dVz]，其中，
根据组合导航滤波器的观测方程Z＝HX+ξ，计算获得速度误差观测矢量与系统误差状态矢量X的关联关系；其中，为测量系数矩阵；ξ为测量噪声向量。
优选地，所述基于接收机至北斗卫星之间的单位视线矢量，将所述运动位移矢量转换至对应的北斗卫星的载波相位变化值，具体为：
利用所述组合导航滤波器计算出车辆在单位时间的运动位移矢量：
ΔP＝P(ti)-P(ti-1)；
在当前历元ti时刻获得接收机至第j颗北斗卫星的单位视线矢量为hj(ti)；
将车辆在单位时间的运动位移矢量转换至对应的北斗卫星的载波相位变化值
其中，P(ti-1)为组合导航滤波器在上一历元ti-1时刻计算获得的位移矢量，P(ti)为组合导航滤波器在当前历元ti时刻计算获得的位移矢量；norm()为求模运算，λ为对应的北斗卫星信号的波长。
进一步地，根据所述载波相位周跳检测量和所述北斗卫星的载波相位变化值，计算获得车载北斗载波相位的周跳值，具体为：
将所述载波相位周跳检测量减去述北斗卫星的载波相位变化值；
将计算获得的差值进行取整运算，将得到的整数值作为车载北斗载波相位的周跳值。
另一方面，本发明还提供了一种车载北斗载波相位周跳检测与修复系统，包括：
北斗卫星接收机，用于接收当前历元的载波相位观测值与上一历元的载波相位观测值并进行比较，获得载波相位周跳检测量；
车载微惯性测量单元，用于检测获得当前的车体姿态；
车载里程计，用于测量出车辆行进速度；
计算单元，用于根据当前的车体姿态、行进速度和车辆运动约束信息，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量；基于接收机至北斗卫星之间的单位视线矢量，将所述运动位移矢量转换至对应的北斗卫星的载波相位变化值；
周跳检测单元，用于根据所述载波相位周跳检测量和所述北斗卫星的载波相位变化值，计算获得车载北斗载波相位的周跳值；
周跳修复单元，用于在当前历元的载波相位观测值中扣除所述周跳值，实现对当前历元的车载北斗载波相位周跳的修复。
优选地，所述计算单元包括组合导航滤波器；所述组合导航滤波器，用于对当前的车体姿态、行进速度和车辆运动约束信息进行处理，包括：根据误差状态方程计算出系统误差状态矢量；根据观测方程计算出速度误差观测矢量；以及，根据所述系统误差状态矢量和所述速度误差观测矢量，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量。
本发明实施例基于微惯性测量单元、里程计与车辆约束辅助信息，提供了车载北斗卫星载波相位周跳检测与修复技术方案。实施本发明提供的实施例，可以利用微惯性测量单元在短时间内(卫星输出原始测量信息的典型周期为1秒)惯性导航解算的位置精度较高的特点，并且解算频率高(可达到100Hz甚至更高)，实现高精度的位置变化测量；将车载里程计提供的车辆行进的速度(或距离变化量)和车辆约束信息作为组合导航的观测量，进一步抑制MIMU(MEMS basedIMU，微惯性测量单元)导航解算的误差，充分利用了车辆运动的特点，可有效提高载波相位短时间内变化量的参考精度，从而提高周跳检测的成功率，可靠性强。此外，在本发明提供的技术方案中，利用现有的车载导航系统已广泛设置的低成本MIMU和车载里程计所收集的信息，同时结合车辆运动的特点，在卫星载波相位周跳检测过程中，不需要额外增加设备，周跳检测计算中使用的信息可直接来源于原车载导航系统中收集的信息而无需额外采集，即可以实现周跳的检测和修复，因此，本发明还具有计算简单、容易实施的优点。
综上所述，本发明实现了高可靠性、小计算量和低成本的车载卫星载波相位周跳的检测与修复，保证了载波相位信息的连续性和正确性。
附图说明
图1是本发明提供的车载北斗载波相位周跳检测与修复方法的一个实施例的步骤流程图。
图2是本发明提供的车载北斗载波相位周跳检测与修复系统的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
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。
参见图1，是本发明提供的车载北斗载波相位周跳检测与修复方法的一个实施例的步骤流程图。
在本实施例中，所述的车载北斗载波相位周跳检测与修复方法，主要包括以下步骤S1～S6：
步骤S1：将通过北斗卫星接收机接收的当前历元的载波相位观测值与上一历元的载波相位观测值进行比较，获得载波相位周跳检测量。
首先读取车载北斗卫星接收机当前历元的载波相位观测值，然后与上一个历元对应卫星的载波相位观测值作差，得到载波相位周跳检测量作为第一检测量。
具体实施时，若当前历元为ti(i为历元数目，且i>1)，则ti时刻北斗卫星接收机接收到第j颗卫星的载波相位观测值为Φj(ti)，上一个历元ti-1时刻的第j颗卫星的载波相位观测值为Φj(ti-1)，于是第j颗卫星周跳的第一检测量，即，载波相位周跳检测量ΔΦj(ti)为：
ΔΦj(ti)＝Φj(ti)-Φj(ti-1) (1)
步骤S2：采用车载微惯性测量单元检测获得当前的车体姿态，以及，通过车载里程计测量出车辆行进速度。
具体实施时，车载微惯性测量单元(MIMU)所测量的车体姿态信息主要包括车辆运动的姿态角，内设三轴微加速度计的各个轴的加速度计零偏，以及内设三轴微陀螺的各个轴的陀螺零漂。而车载里程计主要用于测量出车辆行进速度；车辆运动约束信息主要决定于车辆约束方程所限制的参数。
步骤S3：根据当前的车体姿态、行进速度和车辆运动约束信息，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量。
在一种可实现的方式中，步骤S3包括以下实现过程：
步骤S31：根据当前的车体姿态、行进速度和车辆运动约束信息，构建组合导航滤波器。具体地，微惯性测量单元的惯性测量值通过惯性导航计算，与车载里程计、车辆约束方程构成组合导航滤波器。具体实施时，组合导航滤波算法的物理模型优选采用卡尔曼滤波器进行实现。
步骤S32：根据组合导航滤波器的误差状态方程计算出系统误差状态矢量，以及，根据组合导航滤波器的观测方程，计算出速度误差观测矢量。
在本实施例中，所述组合导航滤波器的误差状态方程为：
其中，系统误差状态矢量为X＝[δψ,δV,δR,bg,ba]T，δψ为失准角矢量，δV为速度误差矢量，δR为位置误差矢量，bg为三个轴的陀螺零漂，ba为三个轴的加速度计零偏，为系统误差状态矢量X的导数，组合导航的误差状态方程表征了系统误差状态变化的自身规律和数学表达式，F为系统状态矩阵：
其中，ωiε为地球自转角速度，Lati为车辆当前的纬度值，Vn为北向速度，Vε为东向速度，r0为地球半径，h为高程，×为的反对称矩阵，03×3为3×3维的零矩阵，为从载体坐标系至导航坐标系的方向余弦阵，fn为导航坐标系下的微加速度计输出值，fn×为fn的反对称矩阵，矩阵pv为：
由于且则可以获得MIMU导航解算得到的速度值通过坐标变换后的车体前向速度VMIMU，其中，VMIMU各个方向的分量分别为：
另一方面，所述根据组合导航滤波器的观测方程，计算出速度误差观测矢量，包括：
a.通过车载里程计测量当前车体前向速度，获得里程计输出速度值Vodo；
b.采用车载微惯性测量单元检测车体在导航坐标系中各个姿态方向的速度，包括北向速度Vn，东向速度Vε，地向速度Vd；
c.根据从载体坐标系至导航坐标系的方向余弦阵将车体在导航坐标系各个姿态方向的速度进行坐标转换，获得车体前向速度车体侧向速度和垂直向速度
d.计算出在车体前向速度误差dVx、车体侧向速度误差dVy、垂直向速度误差dVz，获得速度误差观测矢量Z＝[dVx,dVy,dVz]，其中，
e.根据组合导航滤波器的观测方程：
Z＝HX+ξ (5)
计算获得速度误差观测矢量与系统误差状态矢量X的关联关系。
其中，为测量系数矩阵；ξ为测量噪声向量。
步骤S33：根据所述系统误差状态矢量和所述速度误差观测矢量，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量：
ΔP＝P(ti)-P(ti-1) (6)
其中，P(ti-1)为组合导航滤波器在上一历元ti-1时刻计算获得的位移矢量，P(ti-1)＝R(ti-1)-δR(ti-1)，R(ti-1)为ti-1时刻载体的位置矢量，δR(ti-1)为ti-1时刻载体的位置误差矢量，P(ti)为组合导航滤波器在当前历元ti时刻计算获得的位移矢量，P(ti)＝R(ti)-δR(ti)，R(ti)为ti时刻载体的位置矢量，δR(ti)为ti时刻载体的位置误差矢量。
步骤S4：基于接收机至北斗卫星之间的单位视线矢量，将所述运动位移矢量转换至对应的北斗卫星的载波相位变化值，将该载波相位变化值作为第二检测量。
具体实施时，所述步骤S4，具体为：根据方程(6)，利用所述组合导航滤波器计算出车辆在单位时间的运动位移矢量ΔP；
在当前历元ti时刻获得接收机至第j颗北斗卫星的单位视线矢量为hj(ti)；
将车辆在单位时间的运动位移矢量转换至对应的北斗卫星的载波相位变化值
其中，norm()为求模运算，λ为对应的北斗卫星信号的波长。
步骤S5：根据所述载波相位周跳检测量和所述北斗卫星的载波相位变化值，计算获得车载北斗载波相位的周跳值。
具体地，将所述载波相位周跳检测量(第一检测量)减去述北斗卫星的载波相位变化值(第二检测量)：
将计算获得的差值进行取整运算，将得到的整数值作为车载北斗载波相位的周跳值。具体地，ti时刻第j颗卫星载波相位的周跳值Nj(ti)为：
Nj(ti)＝round(ΔΦ) (9)
其中，round()为取整运算。
步骤S6：在当前历元的载波相位观测值中扣除所述周跳值，实现对当前历元的车载北斗载波相位周跳的修复。
具体实施时，车载北斗载波相位周跳修复计算方程为：
其中，Φj(ti)为第j颗卫星原始载波相位值，为第j颗卫星周跳修复后的载波相位值。
本发明实施例的工作原理是：利用车载微惯性测量单元(MIMU)、里程计和车辆运动约束方程，进行组合导航计算得到在当前历元与上一个历元之间车辆的运动位移矢量估计，通过接收机至卫星的单位视线矢量转换到对应北斗卫星的载波相位变化值，由于MIMU惯性导航具有短期高精度和连续性，所以以此为参考值检测是否周跳，并完成周跳的修复，可使得本发明提供的技术方案具有计算量小、周跳检测成功率高、容错能力强和周跳修复简便的优点，对于车载城市环境下的北斗卫星周跳探测和周跳修复具有广阔的应用前景。
另一方面，与上述图1实施例提供的车载北斗载波相位周跳检测与修复方法相对应，本发明实施例还提供了一种车载北斗载波相位周跳检测与修复系统。
参看图2，是本发明提供的车载北斗载波相位周跳检测与修复系统的一个实施例的结构示意图，主要包括：
北斗卫星接收机21，用于接收当前历元的载波相位观测值与上一历元的载波相位观测值并进行比较，获得载波相位周跳检测量；
车载微惯性测量单元22，用于检测获得当前的车体姿态；
车载里程计23，用于测量出车辆行进速度；
计算单元24，用于根据当前的车体姿态、行进速度和车辆运动约束信息，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量；基于接收机至北斗卫星之间的单位视线矢量，将所述运动位移矢量转换至对应的北斗卫星的载波相位变化值；
周跳检测单元25，用于根据所述载波相位周跳检测量和所述北斗卫星的载波相位变化值，计算获得车载北斗载波相位的周跳值；
周跳修复单元26，用于在当前历元的载波相位观测值中扣除所述周跳值，实现对当前历元的车载北斗载波相位周跳的修复。
进一步地，在本实施例中，所述计算单元24包括组合导航滤波器41。具体实施时，组合导航滤波器41的物理模型优选为卡尔曼滤波器。此外，计算单元24还包含用于接入MIMU单元输出的数据进行计算的惯性导航计算单元。
其中，组合导航滤波器41，用于对当前的车体姿态、行进速度和车辆运动约束信息进行处理，包括：根据误差状态方程计算出系统误差状态矢量；根据观测方程计算出速度误差观测矢量；以及，根据所述系统误差状态矢量和所述速度误差观测矢量，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量。
具体实施时，一方面，所述组合导航滤波器41包括系统误差状态矢量计算单元，用于根据组合导航滤波器的误差状态方程(2)，计算出系统误差状态矢量。
另一方面所述组合导航滤波器41还包括速度误差观测矢量计算单元，用于获得速度误差观测矢量Z＝[dVx,dVy,dVz]，根据组合导航滤波器41的观测方程(5)，计算获得速度误差观测矢量与系统误差状态矢量X的关联关系。
其中，dVx为车体前向速度误差，dVy为车体侧向速度误差、dVz为垂直向速度误差，并且， 为从载体坐标系至导航坐标系的方向余弦阵，Vodo为通过车载里程计测量获得的输出速度值；车体前向速度车体侧向速度和垂直向速度通过对采用车载微惯性测量单元22检测获得的北向速度Vn，东向速度Vε，地向速度Vd进行坐标转换获得；为测量系数矩阵；ξ为测量噪声向量。
具体实施时，本实施例提供的车载北斗载波相位周跳检测与修复系统的构成与上述图1实施例提供的车载北斗载波相位周跳检测与修复方法的各个步骤对应相同，工作原理一致，在此不再赘述。
本发明实施例提供的技术方案，基于微惯性测量单元、里程计与车辆约束辅助信息，提供了车载北斗卫星载波相位周跳检测与修复技术方案。实施本发明提供的实施例，可以利用微惯性测量单元在短时间内(卫星输出原始测量信息的典型周期为1秒)惯性导航解算的位置精度较高的特点，并且解算频率高(可达到100Hz甚至更高)，实现高精度的位置变化测量；将车载里程计提供的车辆行进的速度(或距离变化量)和车辆约束信息作为组合导航的观测量，进一步抑制MIMU(MEMS based IMU，微惯性测量单元)导航解算的误差，充分利用了车辆运动的特点，可有效提高载波相位短时间内变化量的参考精度，从而提高周跳检测的成功率，自主研发的北斗卫星系统可靠性更强。
此外，在本发明提供的技术方案中，利用现有的车载导航系统已广泛设置的低成本MIMU和车载里程计所收集的信息，同时结合车辆运动的特点，在卫星载波相位周跳检测过程中，不需要额外增加设备，周跳检测计算中使用的信息可直接来源于原车载导航系统中收集的信息而无需额外采集，即可以实现周跳的检测和修复，因此，本发明还具有计算简单、容易实施的优点。
综上所述，本发明实现了高可靠性、小计算量和低成本的车载卫星载波相位周跳的检测与修复，保证了载波相位信息的连续性和正确性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车载北斗载波相位周跳检测与修复方法，其特征在于，包括：
将通过北斗卫星接收机接收的当前历元的载波相位观测值与上一历元的载波相位观测值进行比较，获得载波相位周跳检测量；
采用车载微惯性测量单元检测获得当前的车体姿态，以及，通过车载里程计测量出车辆行进速度；
根据当前的车体姿态、行进速度和车辆运动约束信息，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量；
基于接收机至北斗卫星之间的单位视线矢量，将所述运动位移矢量转换至对应的北斗卫星的载波相位变化值；
根据所述载波相位周跳检测量和所述北斗卫星的载波相位变化值，计算获得车载北斗载波相位的周跳值；
在当前历元的载波相位观测值中扣除所述周跳值，实现对当前历元的车载北斗载波相位周跳的修复。
2.如权利要求1所述的车载北斗载波相位周跳检测与修复方法，其特征在于，所述根据当前的车体姿态、行进速度和车辆运动约束信息，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量，包括：
根据当前的车体姿态、行进速度和车辆运动约束信息，构建组合导航滤波器；
根据组合导航滤波器的误差状态方程计算出系统误差状态矢量，以及，根据组合导航滤波器的观测方程，计算出速度误差观测矢量；
根据所述系统误差状态矢量和所述速度误差观测矢量，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量。
3.如权利要求2所述的车载北斗载波相位周跳检测与修复方法，其特征在于，所述组合导航滤波器的误差状态方程为：
其中，系统误差状态矢量为X＝[δψ,δV,δR,bg,ba]T，δψ为失准角矢量，δV为速度误差矢量，δR为位置误差矢量，bg为三个轴的陀螺零漂，ba为三个轴的加速度计零偏，F为系统状态矩阵：
其中，ωiε为地球自转角速度，Lati为车辆当前的纬度值，Vn为北向速度，Vε为东向速度，r0为地球半径，h为高程，为的反对称矩阵，03×3为3×3维的零矩阵，为从载体坐标系至导航坐标系的方向余弦阵，fn为导航坐标系下的微加速度计输出值，fn×为fn的反对称矩阵，矩阵pv为：
4.如权利要求2所述的车载北斗载波相位周跳检测与修复方法，其特征在于，所述根据组合导航滤波器的观测方程，计算出速度误差观测矢量，包括：
通过车载里程计测量当前车体前向速度，获得里程计输出速度值Vodo；
采用车载微惯性测量单元检测车体在导航坐标系中各个姿态方向的速度，包括北向速度Vn，东向速度Vε，地向速度Vd；
根据从载体坐标系至导航坐标系的方向余弦阵将车体在导航坐标系各个姿态方向的速度进行坐标转换，获得车体前向速度车体侧向速度和垂直向速度
计算出在车体前向速度误差dVx、车体侧向速度误差dVy、垂直向速度误差dVz，获得速度误差观测矢量Z＝[dVx,dVy,dVz]，其中，
根据组合导航滤波器的观测方程Z＝HX+ξ，计算获得速度误差观测矢量与系统误差状态矢量X的关联关系；其中，为测量系数矩阵；ξ为测量噪声向量。
5.如权利要求2所述的车载北斗载波相位周跳检测与修复方法，其特征在于，所述基于接收机至北斗卫星之间的单位视线矢量，将所述运动位移矢量转换至对应的北斗卫星的载波相位变化值，具体为：
利用所述组合导航滤波器计算出车辆在单位时间的运动位移矢量：
ΔP＝P(ti)-P(ti-1)；
在当前历元ti时刻获得接收机至第j颗北斗卫星的单位视线矢量为hj(ti)；
将车辆在单位时间的运动位移矢量转换至对应的北斗卫星的载波相位变化值
其中，P(ti-1)为组合导航滤波器在上一历元ti-1时刻计算获得的位移矢量，P(ti)为组合导航滤波器在当前历元ti时刻计算获得的位移矢量；norm()为求模运算，λ为对应的北斗卫星信号的波长。
6.如权利要求1所述的车载北斗载波相位周跳检测与修复方法，其特征在于，根据所述载波相位周跳检测量和所述北斗卫星的载波相位变化值，计算获得车载北斗载波相位的周跳值，具体为：
将所述载波相位周跳检测量减去所述北斗卫星的载波相位变化值；
将计算获得的差值进行取整运算，将得到的整数值作为车载北斗载波相位的周跳值。
7.一种车载北斗载波相位周跳检测与修复系统，其特征在于，包括：
北斗卫星接收机，用于接收当前历元的载波相位观测值与上一历元的载波相位观测值并进行比较，获得载波相位周跳检测量；
车载微惯性测量单元，用于检测获得当前的车体姿态；
车载里程计，用于测量出车辆行进速度；
计算单元，用于根据当前的车体姿态、行进速度和车辆运动约束信息，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量；基于接收机至北斗卫星之间的单位视线矢量，将所述运动位移矢量转换至对应的北斗卫星的载波相位变化值；
周跳检测单元，用于根据所述载波相位周跳检测量和所述北斗卫星的载波相位变化值，计算获得车载北斗载波相位的周跳值；
周跳修复单元，用于在当前历元的载波相位观测值中扣除所述周跳值，实现对当前历元的车载北斗载波相位周跳的修复。
8.如权利要求7所述的车载北斗载波相位周跳检测与修复系统，其特征在于，所述计算单元包括组合导航滤波器；
所述组合导航滤波器，用于对当前的车体姿态、行进速度和车辆运动约束信息进行处理，包括：
根据误差状态方程计算出系统误差状态矢量；根据观测方程计算出速度误差观测矢量；以及，
根据所述系统误差状态矢量和所述速度误差观测矢量，计算出车辆在当前历元与上一历元之间的运动位移矢量。
9.如权利要求8所述的车载北斗载波相位周跳检测与修复系统，其特征在于，所述组合导航滤波器包括系统误差状态矢量计算单元，用于根据组合导航滤波器的误差状态方程计算出系统误差状态矢量；
其中，系统误差状态矢量为X＝[δψ,δV,δR,bg,ba]T，δψ为失准角矢量，δV为速度误差矢量，δR为位置误差矢量，bg为三个轴的陀螺零漂，ba为三个轴的加速度计零偏，F为系统状态矩阵：
其中，ωiε为地球自转角速度，Lati为车辆当前的纬度值，Vn为北向速度，Vε为东向速度，r0为地球半径，h为高程，为的反对称矩阵，03×3为3×3维的零矩阵，为从载体坐标系至导航坐标系的方向余弦阵，fn为导航坐标系下的微加速度计输出值，fn×为fn的反对称矩阵，矩阵pv为：
10.如权利要求8所述的车载北斗载波相位周跳检测与修复系统，其特征在于，所述组合导航滤波器还包括速度误差观测矢量计算单元，用于获得速度误差观测矢量Z＝[dVx,dVy,dVz]，根据组合导航滤波器的观测方程Z＝HX+ξ，计算获得速度误差观测矢量与系统误差状态矢量X的关联关系；
其中，dVx为车体前向速度误差，dVy为车体侧向速度误差、dVz为垂直向速度误差，并且， 为从载体坐标系至导航坐标系的方向余弦阵，Vodo为通过车载里程计测量获得的输出速度值；车体前向速度车体侧向速度和垂直向速度通过对采用车载微惯性测量单元检测获得的北向速度Vn，东向速度Vε，地向速度Vd进行坐标转换获得；为测量系数矩阵；ξ为测量噪声向量。
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