CN110596736B - 一种gnss观测异常值探测与隔离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种GNSS异常值探测与隔离方法，主要针对GNSS系统存在的异常值进行探测与隔离。在粗差隔离算法中当测量数据较大时，会大大增加计算负担。本发明提出了一种简易通用公式。即直接利用粗差剔除后的Xk重新进行检验。不需要从头开始计算新的估值和协方差阵。这样大大的提高了计算效率。

Description

一种GNSS观测异常值探测与隔离方法
技术领域
本发明涉及卫星导航信息预处理领域，特别是一种GNSS观测异常值探测与隔离方法。
背景技术
在GNSS数据处理过程中，由于观测值本身收到各种误差源的影响，往往会导致部分观测值包含粗差。粗差即指明显超出统计规律预期值的误差。又称为疏忽误差、过失误差或简称粗差。粗差产生原因一般为某些偶尔突发性的异常因素或疏忽所致。由于该误差很大并明显歪曲了测量结果。故应按照一定的准则进行判别，将含有粗大误差的测量数据予以剔除。
基于上述原因，需要一种GNSS观测异常值探测与隔离方法，实时监测观测信息来保证数据可用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种GNSS观测异常值探测与隔离方法，实现在实时GNSS观测值探测与隔离。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种GNSS观测异常值探测与隔离方法，包括如下步骤：
步骤1：根据接收机接收的来自n颗卫星的信号，建立误差方程：
V＝AX+L
X为接收机的位置和钟差，为待定参数矢量；
L为n颗卫星的信号L＝[L1 L2…Li…Ln]T；
A为待定参数的系数矩阵，A＝[A1 A2…Ai…An]T；
V＝[V1 V2…Vi…Vn]T；
其中，1≤i≤n，n≥4；
步骤2：利用最小二乘法求解待定参数矢量X，计算公式为：
X＝(ATA)-1ATL
步骤3：利用χ2检验法对接收的卫星信号进行异常值探测，如果
Figure BDA0002233526570000021
则存在异常值，进行步骤4；如果
Figure BDA0002233526570000022
则接收的卫星信号正常，结束本过程；
χ2计算公式为：
Figure BDA0002233526570000023
其中，χ2的自由度为n-4,n为卫星个数，σi为常数，
Figure BDA0002233526570000024
通过查询标准正态分布表得到；
步骤4：依次消除每一颗卫星的信号，重新计算接收机的位置和钟差Xk，并计算
Figure BDA0002233526570000025
以及t检验值：
Figure BDA0002233526570000026
t检验值为：
Figure BDA0002233526570000027
其中，k为消除的第k颗卫星信号，1≤k≤n；
步骤5：将所有计算得到的tk以及
Figure BDA0002233526570000028
从大到小排列，得到最大值tmax以及
Figure BDA0002233526570000029
如果
Figure BDA00022335265700000210
且tmax＞tn-4-1成立，则tmax对应的卫星信号存在异常，进行隔离，并将X的值替换为Xk返回步骤3；否则，接收的卫星信号正常，结束本过程；其中tn-4-1通过查询标准正态分布表得到。
本发明采用的技术具有如下优点：
本发明提出了一种GNSS观测异常值探测与隔离方法，主要针对GNSS系统存在的异常值进行探测与隔离。现有技术在粗差隔离算法中当测量数据较大时，会大大增加计算负担，本发明提出了一种简易通用公式，即直接利用粗差剔除后的Xk重新进行检验。不需要从头开始计算新的估值和协方差阵。这样大大的提高了计算效率。
附图说明
图1是本发明NSS观测异常值探测与隔离方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施和附图对本发明做进一步的描述：
图1为本发明一种GNSS观测异常值探测与隔离方法流程，步骤如下：
步骤1：构建观测方程。假设接收机接收来自n颗卫星的信号，且n>＝4，可列误差方程：
V＝AX+L (1)
其中：
X为接收机的位置和钟差，为待定参数矢量，
X＝[δX δY δZ b]T (2)
A为未知参数的系数矩阵
Figure BDA0002233526570000041
L为常数项矢量L＝[L1 L2…Li…Ln]T (4)
V为改正数矢量V＝[V1 V2…Vi…Vn]T (5)
步骤2：利用最小二乘法求解未知数。即先组成法方程再求得未知参数矢量X，计算公式为：
X＝(ATA)-1ATL (6)
步骤3：进行系统异常值探测。利用χ2检验法对接收的卫星信号进行异常值探测，χ2计算公式：
Figure BDA0002233526570000042
其中χ2的自由度为n-4,其中n是测量个数，4是未知数个数。
异常值判断标准是如果
Figure BDA0002233526570000043
则系统存在异常值。其中
Figure BDA0002233526570000044
可查询标准正态分布表得到。如果χ2超出了探测出异常则进行步骤4。如果
Figure BDA0002233526570000045
则系统测量值正常。结束判断过程。
步骤4：系统异常值隔离。利用t检验法，依次消除每一颗卫星的信号，重新计算接收机的位置和钟差Xk，并计算
Figure BDA0002233526570000046
以及t检验值：
Figure BDA0002233526570000047
t检验值为：
Figure BDA0002233526570000048
步骤5：将所有计算得到的tk以及
Figure BDA0002233526570000051
从大到小排列，得到最大值tmax以及
Figure BDA0002233526570000052
如果
Figure BDA0002233526570000053
且tmax＞tn-4-1成立，则tmax对应的卫星信号存在异常，进行隔离，并将X的值替换为Xk返回步骤3；否则，接收的卫星信号正常，结束本过程；其中tn-4-1通过查询标准正态分布表得到。
以上所述，仅为本发明的一具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，在本发明揭露的技术范围内，可理解想到的变换，都应涵盖在本发明的包含范围内。

Claims (1)

1.一种GNSS观测异常值探测与隔离方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：根据接收机接收的来自n颗卫星的信号，建立误差方程：
V＝AX+L
X为接收机的位置和钟差，为待定参数矢量；
L为n颗卫星的信号L＝[L1 L2 … Li … Ln]T；
A为待定参数的系数矩阵，A＝[A1 A2 … Ai … An]T；
V＝[V1 V2 … Vi … Vn]T；
其中，1≤i≤n，n≥4；
步骤2：利用最小二乘法求解待定参数矢量X，计算公式为：
X＝(ATA)-1ATL
步骤3：利用χ2检验法对接收的卫星信号进行异常值探测，如果
Figure FDA0002940515340000011
则存在异常值，进行步骤4；如果
Figure FDA0002940515340000012
则接收的卫星信号正常，结束本过程；
χ2计算公式为：
Figure FDA0002940515340000013
其中，χ2的自由度为n-4,n为卫星个数，σi为常数，
Figure FDA0002940515340000014
通过查询标准正态分布表得到；
步骤4：依次消除每一颗卫星的信号，重新计算接收机的位置和钟差Xk，并计算
Figure FDA0002940515340000015
以及t检验值：
Figure FDA0002940515340000016
t检验值为：
Figure FDA0002940515340000021
其中，1≤k≤n；
步骤5：将所有计算得到的tk以及
Figure FDA0002940515340000022
从大到小排列，得到最大值tmax以及
Figure FDA0002940515340000023
如果
Figure FDA0002940515340000024
且tmax＞tn-4-1成立，则tmax对应的卫星信号存在异常，进行隔离，并将X的值替换为Xk返回步骤3；否则，接收的卫星信号正常，结束本过程；其中tn-4-1通过查询标准正态分布表得到。
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