CN112731496B - 一种面向智能终端的gnss精密单点定位数据质量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向智能终端的GNSS精密单点定位数据质量控制方法，首先基于双频信号对发射时间模糊度进行计算并修复，具体为提出一种根据GALILEO导航信号测距码结构，利用E5信号求解信号发射时间模糊度从而修复E1伪距的信号发射时间模糊度的方法，同时亦可以利用E1信号来修复部分卫星E5伪距可能存在的信号发射时间模糊度，最终得到完整的E1和E5伪距观测量；本发明的方法，用于对智能终端测量得到的伪距观测量进行粗差的有效检测与处理；还进行载波相位累积异常检测与修复以及测量连续性检测与处理；最后建立顾及接收机钟差不一致性的智能终端精密单点定位观测方程，基于卡尔曼滤波估计方法逐历元进行精密单点定位方程的解算处理，获得精确的定位结果。

Description

一种面向智能终端的GNSS精密单点定位数据质量控制方法

技术领域

本发明涉及全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)精密定位关键技术，提出了面向智能终端GNSS精密单点定位(Precise Point Positioning，PPP)的数据质量控制方法，用以提高智能终端特别是广大智能手机的GNSS定位性能。

背景技术

通常情况下，伪距、载波相位、多普勒以及载噪比等是GNSS接收机提供的四种最基本的原始观测量，特别是伪距和载波相位，可用于实现不同精度等级的定位解算。并且，随着智能终端芯片技术的发展，目前的智能终端通常都具备同时接收和处理包括美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO以及中国北斗BDS等多个GNSS系统的单频或双频导航信号，从而生成单频或双频的GNSS原始观测量。然而，在现有条件下，以智能手机为代表的广大智能终端由于其采用线极化的GNSS接收天线以及内部基带信号处理模块性能较差，导致GNSS伪距和载波相位等原始观测量普遍噪声大、精度低、粗差多，同时载波相位周跳频繁，使得定位性能显著降低，一般仅可获得十米量级精度的定位效果，特别是在城市复杂环境下，其定位效果甚至更差。即使采用卫星导航高精度定位方法，如采用载波相位的实时动态定位技术RTK(Real-Time Kinematic)和精密单点定位技术PPP(Precise Point Positioning)，甚至是最新发展的PPP-RTK定位技术等，在原始观测数据质量无法得到根本性改善的前提下亦难以实现高精度的定位效果。

另外，除了线极化接收天线这一设计差别外，由于以广大智能手机为代表的智能终端在基带信号处理模块的设计上与传统的GNSS接收机也存在较大差异。在实际利用智能终端GNSS原始观测量的定位解算中发现，智能终端的GNSS伪距和载波相位观测量之间的接收机钟差项的特性并不一致；同时，对于支持双频信号跟踪能力的智能终端而言，不同频点上的观测量之间的接收机钟差特性也并不一致。因此，在实际利用智能终端GNSS原始观测量的定位解算中，如果仍按照常规的GNSS精密单点定位解算那样构建定位观测模型以及进行数据质量控制的话，将会很大程度上影响智能终端GNSS精密单点定位解算的性能，从而难以获得高精度的精密单点定位结果。

发明内容

有鉴于此，本发明依据智能终端的GNSS原始数据特点，提供了在智能终端上实现GNSS精密单点定位的数据质量控制与高精度定位解决方法，用以提高智能终端特别是广大智能手机的定位性能。

一种面向智能终端的GNSS精密单点定位数据质量控制方法，包括如下步骤：

步骤一、基于双频信号的卫星信号发射时间模糊度的计算与修复，具体为：

S101、检测是否具备修复信号发射时间模糊度的条件，如果有，执行S102-S106；

S102、根据E5a信号完整的信号发射时刻，根据如下公式逐一计算出各观测卫星的E1信号的信号发射时间模糊度：

式中，E5aSvTimeNanos_full为当前卫星完整的E5信号发射时刻，E1TimeAmbiguityNanos为求出来的E1信号的信号发射时间模糊度值；

S103、修复E1信号的信号发射时间模糊度得到完整的E1伪距值E1Pesudorange_full：

E1SvTimeNanos_full＝E1SvTimeNanos_amb+E1TimeAmbiguityNanos (2)

E1Pesudorange_full＝(RxTimeNanos-E1SvTimeNanos_full)*10^-9*c (3)

S104、利用完整的E1信号发射时刻，根据如下公式逐一计算出各观测卫星的E5a信号的信号发射时间模糊度：

式中，E1SvTimeNanos_full为当前卫星完整的E1信号发射时刻，E5aTimeAmbiguityNanos为求出来的E5a信号的信号发射时间模糊度值；

S105、修复E5a信号的信号发射时间模糊度得到完整的E5a伪距值：

E5aSvTimeNanos_full＝E5aSvTimeNanos_amb+E5aTimeAmbiguityNanos (5)

E5aPesudorange_full＝(RxTimeNanos-E5aSvTimeNanos_full)*10^-9*c (6)

S106、对经信号发射时间模糊度修复后的伪距进行正确性验证；

步骤二、伪距测量粗差检测与处理，具体为：

S201、根据伪距测量方差判断伪距测量效果，具体判断准则为：

式中，

为k时刻接收机对卫星s在频点f上的伪距测量方差；

为k时刻接收机对卫星s在频点f上的信号发射时间的测量不确定度；c为光速；δ₂为伪距测量方差的检测门限值；当此时的伪距测量方差不超过设定的检测门限时，保留该伪距观测量，否则将剔除该颗卫星的伪距观测量使其不再参与后续步骤；

S202、基于伪距变化率及普勒信息的伪距粗差检测和处理：

ΔR_k＝(P_k-P_k-1)/(T_k-T_k-1)/λ-D_k

式中，P_k和P_k-1分别为k和k-1时刻的原始伪距值；D_k为k时刻的多普勒观测值，T_k和T_k-1表示连续的采样历元；ΔR_k为当前伪距率与多普勒之间的差值，δ₃为伪距率误差的检测门限值；当此时的伪距率误差不超过设定的检测门限时，保留该卫星的观测量，否则标记为粗差并剔除该颗卫星的伪距观测量使其不再参与后续步骤；

步骤三、载波相位累积异常检测与修复以及测量连续性检测与处理，具体为：

S301、载波相位累积异常检测与修复，具体实现方式如下：

ΔL_i＝L_k-i+1-L_k-i,i＝1,2,3,4 (13)

S_x＝(S₁+S₂)-(S₃+S₄) (15)

L_repaired,k＝L_k-(L_k-L_flag)*2*flag (18)

式中，k为历元时刻，L_k-i+1和L_k-i前后连续两个历元的载波相位，ΔL_i为前后连续两个历元的载波相位差值，flag为载波相位累积异常发生标记，L_flag为发生载波相位累积异常时刻的载波相位值，L_repaired,k为进行载波相位累积异常修复后的载波相位值，D_k为k时刻的多普勒观测值，且|D_k|＞50；当检测到发生载波相位累积异常时，依据公式(13)-(18)进行修复，直到载波相位计数恢复正常时结束；

S302、针对智能终端载波相位测量连续性的检测与处理，具体为：

首先充分利用安卓智能终端GNSS原始观测量接口信息，基于相位失锁标记法进行初次检测；

然后基于伪距相位组合法对载波相位测量连续性进行二次检验，具体为：

基于GNSS基本伪距和载波相位观测方程并忽略测量噪声，求得载波相位模糊度为：

N＝(λΦ-P+2I)/λ (19)

式中，Φ和P分别为当前历元时刻的载波相位测量值以及伪距测量值，λ为载波波长；I为电离层延迟量；N为以周数为单位的载波相位模糊度；将相邻历元间的载波相位模糊度值做差得到伪距相位组合法的周跳检测量△N为：

ΔN＝N_i-N_i-1＝(Φ_i-Φ_i-1)-(P_i-P_i-1)/λ

式中，Φ_i、Φ_i-1分别为当前历元和前一历元时刻的载波相位测量值，P_i和P_i-1分别为当前历元和前一历元时刻的伪距测量值；N_i和N_i-1分别为当前历元和前一历元时刻的载波相位模糊度值；λ为载波相位波长；δ₆为伪距相位组合法的周跳检测门限值；当△N的绝对值大于设定的阈值δ₆时判断为发生了周跳，否则未发生周跳；

步骤四、顾及接收机钟差不一致性的智能终端精密单点定位观测方程建立，具体为：

S401、针对使用单频伪距和载波相位观测量的单频精密单点定位的情况，对伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的接收机钟差参数。此时的GNSS单频精密单点定位观测方程表示为：

式中，

为接收机r对卫星s的伪距观测量；/>

为以距离为单位的载波相位观测量；/>

为在信号发射时刻的卫星与接收机二者天线相位中心之间的几何距离量；δt_r,P为信号接收时刻的伪距观测量的接收机钟差；δt_r,Φ为信号接收时刻的载波相位观测量的接收机钟差；δt^s为信号发射时刻的卫星钟差；/>

为在卫星s至接收机r之间的信号传播路径上的电离层延迟误差量，它对伪距和载波相位的影响大小相等符号相反；/>

为信号传播路径上的对流层延迟误差量；λ表示所接收信号的载波波长；/>

为载波相位模糊度；/>

分别为伪距以及载波相位的测量噪声以及其他未建模误差的综合项；对单频的伪距和载波相位观测量分别引入一个独立的接收机钟差参数，此时对某一GNSS系统而言将同时解算2个接收机钟差参数，一个为伪距接收机钟差参数δt_r,P，另一个为载波相位接收机钟差参数δt_r,Φ；在此情况下，当进行精密单点定位解算过程中的待估参数状态更新时，先按照常规标准伪距单点定位方法，解算得到第k个历元的智能终端接收机钟差的概略值，这里用δt_r0,k来表示；进而利用当前估计的接收机钟差概略值，对待估的伪距和载波相位接收机钟差参数进行初始化，并设置接收机钟差参数为白噪声变化过程，以及相应的过程噪声方差值Q，具体如下：

式中，下标k|k-1表示第k个历元的伪距和载波相位接收机钟差参数的初值；(x)²为初始估计的伪距钟差概略值的方差；

S402、针对使用双频伪距和载波相位无电离层组合观测量的无电离层组合精密单点定位的情况，对两个频点上形成的无电离层组合伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的无电离层组合接收机钟差参数；通过建立智能终端GNSS双频精密单点定位的无电离层组合模型的伪距和载波相位观测模型，从而消去观测量中的电离层延迟误差，此时的GNSS双频无电离层组合精密单点定位观测方程表示为：

式中，

为接收机r对卫星s的在f₁和f₅两个信号频点上形成的无电离层组合伪距观测量；/>

为接收机r对卫星s的在f₁和f₅两个信号频点上形成的无电离层组合载波相位观测量；/>

为在信号发射时刻的卫星与接收机二者天线相位中心之间的几何距离量；δt_{r,P_IF}为信号接收时刻的两个信号频点上的伪距观测量的无电离层组合接收机钟差；δt_{r,Φ_IF}为信号接收时刻的两个信号频点上的载波相位观测量的无电离层组合接收机钟差；δt^s为信号发射时刻的卫星钟差；/>

为两个信号频点上的无电离层组合伪距测量噪声；/>

为两个信号频点上的无电离层组合载波相位测量噪声；对两个频点上形成的无电离层组合伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的无电离层组合接收机钟差参数，即此时对某一GNSS系统而言将同时解算2个无电离层组合接收机钟差参数，包括1个无电离层组合伪距接收机钟差参数δt_{r,P_IF}和1个无电离层组合载波相位接收机钟差参数δt_{r,Φ_IF}；在此情况下，当进行精密单点定位解算过程中的待估参数状态更新时，先按照常规标准伪距单点定位方法，解算得到第k个历元的智能终端接收机钟差的概略值，这里用δt_r0,k来表示进而利用当前估计的接收机钟差概略值，对待估的无电离层组合伪距和载波相位接收机钟差参数进行初始化，并设置接收机钟差参数为白噪声变化过程，以及相应的过程噪声方差值Q，具体如下：

式中，下标k|k-1表示第k个历元的无电离层组合伪距和载波相位接收机钟差参数的初值；(x)²为初始估计的伪距钟差概略值的方差；

S403、针对使用双频伪距和载波相位原始观测量的非组合精密单点定位的情况，对两个频点上的伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的接收机钟差参数；通过建立智能终端GNSS双频精密单点定位的非组合原始伪距和载波相位的观测模型，此时的GNSS双频非组合精密单点定位的原始观测方程表示为：

式中，

和/>

为接收机r对卫星s的在f1和f5两个信号频点上的原始伪距观测量；/>

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为接收机r对卫星s的在f1和f5两个信号频点上的原始载波相位观测量；/>

为在信号发射时刻的卫星与接收机二者天线相位中心之间的几何距离量；/>

为信号接收时刻的/>

伪距观测量的接收机钟差；/>

为信号接收时刻的/>

伪距观测量的接收机钟差；/>

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载波相位观测量的接收机钟差；/>

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载波相位观测量的接收机钟差；δt^s为信号发射时刻的卫星钟差；/>

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分别为f1和f5两个频点信号在卫星s至接收机r之间的信号传播路径上的电离层延迟误差量，它对同一信号频点上的伪距和载波相位的影响大小相等符号相反；/>

为信号传播路径上的对流层延迟误差量，它不受信号频点的影响；/>

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分别为两个信号频点上的伪距测量噪声以及其他未建模误差的综合项；/>

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分别为两个信号频点上的载波相位测量噪声以及其他未建模误差的综合项。此种情况下的关键处理方法是，对两个频点上的伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的接收机钟差参数，即此时对某一GNSS系统而言将同时解算4个接收机钟差参数，包括2个伪距接收机钟差参数/>

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和2个载波相位接收机钟差参数/>

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在此情况下，当进行精密单点定位解算过程中的待估参数状态更新时，先按照伪距单点定位方法，解算得到第k个历元的智能终端接收机钟差的概略值，这里用δt_r0,k来表示。进而利用当前估计的接收机钟差概略值，对待估的双频伪距和载波相位接收机钟差参数进行初始化，并设置伪距和载波相位接收机钟差参数为白噪声变化过程，以及相应的过程噪声方差值Q，具体如下：

式中，下标k|k-1表示第k个历元的伪距和载波相位接收机钟差参数的初值；(x)²为初始估计的伪距钟差概略值的方差；

接下来，按照常规双频非组合精密单点定位解算方法，进行伪距和载波相位相关误差改正和卡尔曼滤波参数估计，从而得到第k个历元的双频精密单点定位结果，如此重复下一个历元的解算；

在完成以上步骤一到步骤四的处理后，基于卡尔曼滤波估计方法逐历元进行精密单点定位方程的解算处理，获得定位结果。

较佳的，所述步骤一的S101中，检测是否具备修复信号发射时间模糊度的条件的方法为：遍历所有观测到的GALILEO卫星，以检测当前是否存在信号跟踪状态完全正常的卫星，判断的依据是：该颗卫星的信号跟踪状态值State满足“State与16384的“按位与”运算结果；如果遍历所有观测到的GALILEO卫星都不满足此判断条件，则表示当前不具备修复信号发射时间模糊度的条件；反之，只要有部分卫星满足此判断条件，则当前具备修复信号发射时间模糊度的条件，能够利用E5信号求解出信号发射时间模糊度，从而修复E1伪距的信号发射时间模糊度，同时亦可以利用E1信号来修复部分卫星E5伪距可能存在的信号发射时间模糊度，最终得到完整的E1和E5伪距观测量。

较佳的，所述步骤一的S105中，对经信号发射时间模糊度修复后的伪距进行正确性验证的方法为：

对每颗卫星将得到的完整的E1和E5a伪距观测值求差，如果该差值超过预先设定的门限值，则表示经信号发射时间模糊度修复后的E1伪距或E5a伪距不正确，不能继续用于后续的定位解算中，予以相应剔除，具体检验准则如下：

ΔP＝E1Pesudorange_full-E5aPesudorange_full

/>

式中，E1Pesudorange_full和E5aPesudorange_full分别为某颗卫星的E1和E5a频点上的伪距测量值，δ₁为预先设定的检验门限值。

较佳的，δ₁＝50m。

较佳的，δ₂＝30m。

较佳的，δ₃＝50m。

较佳的，所述步骤二的S202中，进一步使用多普勒观测值对原始伪距进行平滑以显著降低伪距的测量噪声从而提高精度；采用Hatch滤波器的智能终端多普勒平滑伪距递推公式为：

式中，P_k和P_sm,k分别为k时刻的原始伪距值和平滑伪距值；D_k和D_k-1分别为k和k-1时刻的多普勒观测值，T_s＝t_k-t_k-1表示采样间隔；λ为载波波长；ω_k为平滑因子；N为平滑时间常数，也称为平滑窗口长度，其中在静态时取60s，动态时取20s；在平滑的过程中，首先需要基于伪距历元间二次差进行伪距粗差的检测，具体实现公式为：

ΔΔP_k＝(P_k-P_k-1)-(P_k-1-P_k-2)＝P_k-2P_k-1+P_k-2

式中，ΔΔP_k表示伪距历元间二次差值；k、k-1、k-2分别表示连续的三个历元时刻，δ₄为伪距二次差的检测门限值；当此时的伪距二次差不超过设定的检测门限时，保留该伪距观测量，否则标记为粗差和重置平滑窗口，并剔除该颗卫星的伪距观测量使其不再参与后续步骤；然后，对平滑前后的伪距观测值做差进行比较进一步检验是否存在伪距粗差，具体实现公式为：

ΔP_sm,k＝P_sm,k-P_k

式中，ΔP_sm,k表示平滑前后的伪距的差值，k表示历元时刻，δ₅为平滑前后伪距差值的检测门限值；当此时的平滑前后伪距差值超过设定的检测门限时，标记为粗差并重置平滑窗口，此时在后续定位过程中使用原始伪距观测值，并在定位解算中进行残差控制，而不使用平滑后的伪距观测值。

较佳的，所述步骤三的S302中，所述初次检测的方法为：针对安卓系统在GNSS原始观测量接口中给出的载波相位观测量AccumlatedDeltaRangeMeters和相应的载波相位状态标记值AccumlatedDeltaRangeState，当AccumlatedDeltaRangeState的值不等于ADR_STATE_VALID时，则表示当前历元载波相位测量不连续或状态未知；当AccumlatedDeltaRangeState的值等于ADR_STATE_CYCLE_SLIP或者ADR_STATE_RESET时，表示当前载波相位存在周跳，将其打上周跳标记。

进一步的，所述步骤三的S302中，基于载波相位历元间三次差法对相位周跳进行再次检测和进一步验证，具体方法为：

对于1Hz采样率的载波相位数据在历元间做三次差有：

式中，Φ_i、Φ_i-1、Φ_i-2和Φ_i-3分别为当前历元i时刻和前3个历元时刻的载波相位测量值；δ₇为载波相位三次差法的周跳检测门限值；ΔΦ′_i表示载波相位历元间一次差；ΔΦ″_i表示载波相位历元间二次差；ΔΦ″′_i表示载波相位历元间三次差，也即三次差周跳检测量，当其绝对值大于设定的阈值δ₇时可认为发生了周跳，否则未发生周跳。但对于大众用户而言，使用智能终端定位并不需要厘米级的定位精度，结合所需定位精度并不是所有的小周跳都需要探测出来，本发明中对于智能终端取三次差周跳检测量为δ₇＝0.5周。

本发明具有如下有益效果：

针对卫星信号发射时间模糊度的计算与修复，本发明中将首先基于双频信号对发射时间模糊度进行计算并修复，具体为提出一种根据GALILEO导航信号测距码结构，利用E5信号求解信号发射时间模糊度从而修复E1伪距的信号发射时间模糊度的方法，同时亦可以利用E1信号来修复部分卫星E5伪距可能存在的信号发射时间模糊度，最终得到完整的E1和E5伪距观测量；本发明提出了适用于智能终端的伪距测量粗差检测与处理方法，用于对智能终端测量得到的伪距观测量进行粗差的有效检测与处理；同时，还进行载波相位累积异常检测与修复以及测量连续性检测与处理；最后建立顾及接收机钟差不一致性的智能终端精密单点定位观测方程，基于卡尔曼滤波估计方法逐历元进行精密单点定位方程的解算处理，获得精确的定位结果。

附图说明

图1(a)为某次实验的G08卫星载波相位累积异常情况，图1(b)为对应的修复结果。

图2为本发明的方法流程图。

具体实施方式

本发明的技术方案为：一种面向智能终端的GNSS精密单点定位数据质量控制方法，如图2所示，包括如下所述的四个步骤。

步骤一、基于双频信号的卫星信号发射时间模糊度的计算与修复

智能终端在进行GALILEO信号接收处理时，许多情况下虽然能正常跟踪卫星信号，但大部分情况下对E1信号只能测量得到4ms范围(即1个E1BC code)以内的信号发射时刻而无法得到完整的信号发射时刻，从而导致测量的伪距存在信号发射时间模糊度引起的测距偏差而无法用于定位解算，很大程度上会造成观测量不足。如果能对这些信号发射时间模糊度进行求解就能得到完整的信号发射时刻，从而修复得到完整可用的伪距观测量。不过，当智能终端只能跟踪E1单频信号时，导航信号的发射时间模糊度是无法进行求解的。对于能同时跟踪E1和E5信号的双频智能终端而言，本发明中将首先基于双频信号对发射时间模糊度进行计算并修复，具体为提出一种根据GALILEO导航信号测距码结构，利用E5信号求解信号发射时间模糊度从而修复E1伪距的信号发射时间模糊度的方法，同时亦可以利用E1信号来修复部分卫星E5伪距可能存在的信号发射时间模糊度，最终得到完整的E1和E5伪距观测量。具体实现过程如下：

S101、检测是否具备修复信号发射时间模糊度的条件。具体为：遍历所有观测到的GALILEO卫星，以检测当前是否存在信号跟踪状态完全正常的卫星。判断的依据是：该颗卫星的信号跟踪状态值State满足“State&16384不等于0”这一条件(此处“&”为“按位与”运算)。如果遍历所有观测到的GALILEO卫星都不满足此判断条件，则表示当前不具备修复信号发射时间模糊度的条件；反之，只要有部分卫星满足此判断条件，则当前具备修复信号发射时间模糊度的条件，能够利用E5信号求解出信号发射时间模糊度，从而修复E1伪距的信号发射时间模糊度，同时亦可以利用E1信号来修复部分卫星E5伪距可能存在的信号发射时间模糊度，最终得到完整的E1和E5伪距观测量。

S102、根据E5a信号完整的信号发射时刻求出E1信号的信号发射时间模糊度。具体为根据如下公式逐一计算出各观测卫星的E1信号的信号发射时间模糊度(以ns为单位)：

式中，E5aSvTimeNanos_full为当前卫星完整的E5信号发射时刻(以ns为单位)，E1TimeAmbiguityNanos为求出来的E1信号的信号发射时间模糊度值(以ns为单位)。

S103、修复E1信号的信号发射时间模糊度得到完整的E1伪距值。具体为：将前一步中得到的E1TimeAmbiguityN加到存在信号发射时间模糊度的卫星信号发射时间E1SvTimeNanos_amb上，从而得到完整的信号发射时间E1SvTimeNanos_full，进而求出卫星信号发射时刻与接收机端的信号接收时刻RxTimeNanos之间的时间差，乘以真空中的光速c后就可得到完整的伪距测量值E1Pesudorange_full，具体实现公式为：

E1SvTimeNanos_full＝E1SvTimeNanos_amb+E1TimeAmbiguityNanos (2)

E1Pesudorange_full＝(RxTimeNanos-E1SvTimeNanos_full)*10^-9*c (3)

对于利用完整的E1信号发射时刻来修复部分卫星E5a伪距可能存在的信号发射时间模糊度的情况，具体实现过程与上述方法相类似。

S104、根据完整的E1信号发射时刻求出E5a信号的信号发射时间模糊度。具体为根据如下公式逐一计算出各观测卫星的E5a信号的信号发射时间模糊度(以ns为单位)：

式中，E1SvTimeNanos_full为当前卫星完整的E1信号发射时刻(以ns为单位)，E5aTimeAmbiguityNanos为求出来的E5a信号的信号发射时间模糊度值(以ns为单位)。

S105、修复E5a信号的信号发射时间模糊度得到完整的E5a伪距值。具体为：将前一步中得到的E5aTimeAmbiguityN加到存在信号发射时间模糊度的卫星信号发射时间E5aSvTimeNanos_amb上，从而得到完整的信号发射时刻E5aSvTimeNanos_full，进而求出卫星信号发射时刻与接收机端的信号接收时刻RxTimeNanos之间的时间差，乘以真空中的光速c后就可得到完整的伪距测量值E5aPesudorange_full，具体实现公式如下：

E5aSvTimeNanos_full＝E5aSvTimeNanos_amb+E5aTimeAmbiguityNanos (5)

E5aPesudorange_full＝(RxTimeNanos-E5aSvTimeNanos_full)*10^-9*c (6)

S106、对经信号发射时间模糊度修复后的伪距进行正确性验证。为避免出现伪距错误修复信号发射时间模糊度的情况，需对经信号发射时间模糊度修复后的伪距进行正确性验证，否则将影响定位效果。具体验证方法为：对每颗卫星将得到的完整的E1和E5a伪距观测值求差，如果该差值超过预先设定的门限值，则表示经信号发射时间模糊度修复后的E1伪距或E5a伪距不正确，不能继续用于后续的定位解算中，需予以相应剔除。具体检验准则如下：

ΔP＝E1Pesudorange_full-E5aPesudorange_full

式中，E1Pesudorange_full和E5aPesudorange_full分别为某颗卫星的E1和E5a频点上的伪距测量值，δ₁为预先设定的检验门限值，这里对于智能终端取δ₁＝50m。

步骤二、伪距测量粗差检测与处理

以智能手机为代表的广大智能终端，由于其采用线极化的GNSS接收天线以及内部基带信号处理模块性能较差，导致原始GNSS伪距观测量普遍噪声大、受多路径效应影响严重以及产生测量粗差的情况频繁等，特别是在动态以及城市复杂环境下，其伪距的测量效果将会更差。若不对这些受多路径效应影响及存在严重测量粗差的伪距观测量进行适当有效的预处理，将严重影响定位效果。因此，本步骤中提出一种适用于智能终端的伪距测量粗差检测与处理方法，用于对智能终端测量得到的伪距观测量进行粗差的有效检测与处理，具体实现过程如下。

S201、根据伪距测量方差判断伪距测量效果。具体判断准则为：

式中，

为k时刻接收机对卫星s在频点f上的伪距测量方差，单位为m；

为k时刻接收机对卫星s在频点f上的信号发射时间的测量不确定度，以ns为单位，可由安卓系统GNSS原始观测数据接口直接得到；c为光速；δ₂为伪距测量方差的检测门限值(本发明中对智能终端建议取为δ₂＝30m)。当此时的伪距测量方差不超过设定的检测门限时，保留该伪距观测量，否则将剔除该颗卫星的伪距观测量使其不再参与后续步骤。如果安卓系统GNSS原始观测数据接口中不提供信号发射时间的测量不确定度这一信息，则跳过此步骤。

S202、基于伪距变化率及普勒信息的伪距粗差检测和处理。智能终端GNSS伪距的测量噪声非常大，而其对应的多普勒观测量的测量噪声则很小，精度可高达厘米级，另外多普勒观测值还不受周跳影响且没有模糊度。因此，一方面可以用来进行伪距的粗差检测，尤其是在动态导航应用场景下；另一方面还可以使用多普勒观测值对原始伪距进行平滑以显著降低伪距的测量噪声从而提高定位精度。

基于伪距变化率和多普勒之间的差异来探测伪距粗差的实现方法如下：

ΔR_k＝(P_k-P_k-1)/(T_k-T_k-1)/λ-D_k

式中，P_k和P_k-1分别为k和k-1时刻的原始伪距值；D_k为k时刻的多普勒观测值，T_k和T_k-1表示连续的采样历元；ΔR_k为当前伪距率与多普勒之间的差值，δ₃为伪距率误差的检测门限值(本发明中对智能终端建议取为δ₃＝50m)。当此时的伪距率误差不超过设定的检测门限时，保留该卫星的观测量，否则标记为粗差并剔除该颗卫星的伪距观测量使其不再参与后续步骤。

基于Hatch滤波器的智能终端多普勒平滑伪距递推公式为：

式中，P_k和P_sm,k分别为k时刻的原始伪距值和平滑伪距值；D_k和D_k-1分别为k和k-1时刻的多普勒观测值，T_s＝t_k-t_k-1表示采样间隔，通常情况下为1s；λ为载波波长；ω_k为平滑因子，通常取值ω_k＝1/N，N为平滑时间常数，也称为平滑窗口长度(本发明中对智能终端建议平滑窗口取为静态60s、动态20s)。在平滑的过程中，首先基于伪距历元间二次差进行伪距粗差的检测，具体实现公式为：

ΔΔP_k＝(P_k-P_k-1)-(P_k-1-P_k-2)＝P_k-2P_k-1+P_k-2

式中，ΔΔP_k表示伪距历元间二次差值；k、k-1、k-2分别表示连续的三个历元时刻，δ₄为伪距二次差的检测门限值(本发明中对智能终端建议取为δ₄＝45m)。当此时的伪距二次差不超过设定的检测门限时，保留该伪距观测量，否则标记为粗差和重置平滑窗口，并剔除该颗卫星的伪距观测量使其不再参与后续步骤。然后，对平滑前后的伪距观测值做差进行比较进一步检验是否存在伪距粗差，避免未检测到的粗差影响后续历元的平滑效果，具体实现公式为：

ΔP_sm,k＝P_sm,k-P_k

式中，ΔP_sm,k表示平滑前后的伪距的差值，k表示历元时刻，δ₅为平滑前后伪距差值的检测门限值(本发明中对智能终端建议取为δ₅＝20m)。当此时的平滑前后伪距差值超过设定的检测门限时，标记为粗差并重置平滑窗口，此时在后续定位过程中使用原始伪距观测值，并在定位解算中进行残差控制，而不使用平滑后的伪距观测值。

步骤三、载波相位累积异常检测与修复以及测量连续性检测与处理

由于某些异常原因，智能终端对载波相位的测量可能会出现异常情况，导致载波相位累加符号出错，造成类似于卫星突然向相反方向运行的异常情况。如图1(a)中给出了某次实验下采集的某款手机GNSS原始数据中的G08卫星的载波相位观测量时间序列图。从图1中很明显地看到，在1.9h左右开始，其载波相位的计数出现了异常，载波相位累加符号出错，造成类似于卫星突然向相反方向运行的异常情况，直到2.5h以后载波相位的计数才恢复正常，造成这种载波相位累积异常的具体原因尚不明确，可能跟内部GNSS芯片工作程序存在错误或者上报给Android系统时出错等有关。如果错误的使用这些异常时段的载波相位观测数据进行定位解算，将严重定位性能。因此，在使用载波相位观测量进行GNSS定位解算之前，需要对输入的数据进行异常检测，剔除或适当修复测量异常的载波相位观测量。

另外，由于智能终端接收天线以及跟踪环路性能较差，其载波相位跟踪环路极易发生失锁，导致载波相位测量的不连续性，相应的载波相位测量值将频繁地发生周跳，严重影响其PPP定位效果。已有的周跳探测方法对测量型接收机的数据来说实施效果较佳，然而对于广大智能终端来说，其伪距和载波相位观测量的数据质量很差，这给周跳探测带来了巨大挑战。因此，如何对智能终端数据实施有效的周跳探测是影响其PPP定位性能的重要因素，也是使用智能终端实现PPP定位的难点之一。

针对智能终端GNSS载波相位观测数据的特点，本步骤提出了适合智能终端数据特性的载波相位累积异常检测与修复以及测量连续性检测与处理方法，具体实施方案如下。

S301、针对某些异常原因导致的智能终端对载波相位测量可能会出现的累加符号出错的异常情况，本步骤提出一种载波相位累积异常检测与修复方法，具体实现方式如下：

ΔL_i＝L_k-i+1-L_k-i,i＝1,2,3,4 (13)

S_x＝(S₁+S₂)-(S₃+S₄) (15)

L_repaired,k＝L_k-(L_k-L_flag)*2*flag (18)

式中，k为历元时刻，L_k-i+1和L_k-i前后连续两个历元的载波相位，ΔL_i为前后连续两个历元的载波相位差值，flag为载波相位累积异常发生标记，L_flag为发生载波相位累积异常时刻的载波相位值，L_repaired,k为进行载波相位累积异常修复后的载波相位值，D_k为k时刻的多普勒观测值，为避免造成误判需设定|D_k|＞50限定条件。当检测到发生载波相位累积异常时，依据上述实现方式对其进行修复，直到载波相位计数恢复正常时结束。图1(b)中给出了对图1(a)中所示的载波相位计数异常的修复结果，从中可以看到异常时段内的载波相位数据被修复，而修复过程中产生的载波相位不连续可作为大周跳很容易被探测出来。

S302、针对智能终端载波相位测量连续性的检测与处理，首先充分利用安卓智能终端GNSS原始观测量接口信息，基于相位失锁标记法进行初次检测。安卓系统在GNSS原始观测量接口中给出载波相位观测量AccumlatedDeltaRangeMeters的同时，还给出了相应的载波相位状态标记值AccumlatedDeltaRangeState以告诉用户是否发生了周跳和相位重置等信息，该状态信息直接由GNSS芯片上报给安卓系统GNSS原始观测数据接口，包括的状态有ADR_STATE_CYCLE_SLIP(＝4)、ADR_STATE_RESET(＝2)、ADR_STATE_VALID(＝1)和ADR_STATE_UNKNOWN(＝0)四种。当AccumlatedDeltaRangeState的值不等于ADR_STATE_VALID时，则表示当前历元载波相位测量不连续或状态未知。当AccumlatedDeltaRangeState的值等于ADR_STATE_CYCLE_SLIP或者ADR_STATE_RESET时，表示当前载波相位存在周跳，将其打上周跳标记。然而，智能终端GNSS芯片虽然提供了载波相位状态信息，但是大量的实测数据验证发现这一信息并不完全准确，因此还需进一步从观测数据本身进行周跳探测与判断。为此，基于伪距相位组合法对载波相位测量连续性进行二次检验。基于GNSS基本伪距和载波相位观测方程并忽略测量噪声，可求得载波相位模糊度为：

N＝(λΦ-P+2I)/λ (19)

式中，Φ和P分别为当前历元时刻的载波相位测量值以及伪距测量值，λ为载波波长；I为电离层延迟量；N为以周数为单位的载波相位模糊度。假定在相邻历元间电离层延迟误差以及其他未误差项的变化很小，在载波相位连续测量的情况下，实数载波模糊度N在历元间的变化很小。因此，将相邻历元间的载波相位模糊度值做差得到伪距相位组合法的周跳检测量△N为：

ΔN＝N_i-N_i-1＝(Φ_i-Φ_i-1)-(P_i-P_i-1)/λ

式中，Φ_i、Φ_i-1分别为当前历元和前一历元时刻的载波相位测量值，以周为单位，P_i和P_i-1分别为当前历元和前一历元时刻的伪距测量值；N_i和N_i-1分别为当前历元和前一历元时刻的载波相位模糊度值；λ为载波相位波长；δ₆为伪距相位组合法的周跳检测门限值。在没有发生周跳的情况下，相邻历元的载波相位模糊度值保持不变，周跳检测量△N理论上为零。于是，当△N的绝对值大于设定的阈值δ₆时可认为发生了周跳，否则未发生周跳。不过，由于伪距测量噪声较大，该方法不适合探测小周跳。结合智能终端数据特性，本发明中对智能终端设定伪距相位组合法的周跳检测量为δ₆＝200周，主要用于探测大周跳。然后，基于载波相位历元间三次差法对相位周跳进行再次检测和进一步验证。对于1Hz采样率的载波相位数据在历元间做三次差有：

式中，Φ_i、Φ_i-1、Φ_i-2和Φ_i-3分别为当前历元i时刻和前3个历元时刻的载波相位测量值；δ₇为载波相位三次差法的周跳检测门限值；ΔΦ′_i表示载波相位历元间一次差；ΔΦ″_i表示载波相位历元间二次差；ΔΦ″′_i表示载波相位历元间三次差，也即三次差周跳检测量，当其绝对值大于设定的阈值δ₇时可认为发生了周跳，否则未发生周跳。但对于大众用户而言，使用智能终端定位并不需要厘米级的定位精度，结合所需定位精度并不是所有的小周跳都需要探测出来，本发明中对于智能终端取载波相位三次差周跳检测量为δ₇＝0.5周。

当载波相位发生周跳时，由于周跳的准确修复非常困难，如果被错误修复可能会导致更大的定位误差，因此，本发明对于相位周跳的处理只做探测不做修复，当探测到载波相位发生周跳时，此时的模糊度参数被当作一个新的参数处理，即重新初始化估计。

步骤四、顾及接收机钟差不一致性的智能终端精密单点定位观测方程建立

由于以广大智能手机为代表的智能终端在基带信号处理模块的设计上与传统的GNSS接收机存在较大差异，在实际利用智能终端GNSS原始观测量的定位解算中发现，智能终端的GNSS伪距和载波相位观测量之间的接收机钟差项的特性并不一致；同时，对于支持双频信号跟踪能力的智能终端而言，不同频点上的观测量之间的接收机钟差特性也并不一致。因此，在实际利用智能终端GNSS原始观测量的定位解算中，如果仍按照常规的GNSS精密单点定位解算那样构建定位观测模型以及进行数据质量控制的话，将会很大程度上影响智能终端GNSS精密单点定位解算的性能，从而难以获得高精度的精密单点定位结果。因此，本步骤中提出了顾及接收机钟差不一致性的智能终端精密单点定位观测方程建立方法，以解决目前以广大智能手机为代表的智能终端设备存在的GNSS伪距和载波相位观测量的接收机钟差不一致性问题，用以提高智能终端特别是广大智能手机的GNSS定位性能，具体实现方式如下。

S401、针对使用单频(如GPS的L1、GLONASS的L1、GALILEO的E1、北斗的B1)伪距和载波相位观测量的单频精密单点定位的情况，本步骤中的技术解决方案为：对伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的接收机钟差参数。此时的GNSS单频精密单点定位观测方程可表示为：

式中，

为接收机r对卫星s的伪距观测量(m)；/>

为以距离为单位的载波相位观测量(m)；/>

为在信号发射时刻的卫星与接收机二者天线相位中心之间的几何距离量(m)；δt_r,P为信号接收时刻的伪距观测量的接收机钟差(m)；δt_r,Φ为信号接收时刻的载波相位观测量的接收机钟差(m)；δt^s为信号发射时刻的卫星钟差(m)；/>

为在卫星s至接收机r之间的信号传播路径上的电离层延迟误差量(m)，它对伪距和载波相位的影响大小相等符号相反；/>

为信号传播路径上的对流层延迟误差量(m)，它不受信号频点的影响；λ表示所接收信号的载波波长(m)；/>

为载波相位模糊度(cycle)；/>

分别为伪距以及载波相位的测量噪声以及其他未建模误差的综合项。此种情况下的关键处理方法是，对单频的伪距和载波相位观测量分别引入一个独立的接收机钟差参数，此时对某一GNSS系统而言将同时解算2个接收机钟差参数，一个为伪距接收机钟差参数(δt_r,P)，另一个为载波相位接收机钟差参数(δt_r,Φ)。在此情况下，当进行精密单点定位解算过程中的待估参数状态更新时，先按照常规标准伪距单点定位方法，解算得到第k个历元的智能终端接收机钟差的概略值，这里用δt_r0,k(以m为单位)来表示。进而利用当前估计的接收机钟差概略值，对待估的伪距和载波相位接收机钟差参数进行初始化，并设置接收机钟差参数为白噪声变化过程，以及相应的过程噪声方差值Q，具体如下：

式中，下标k|k-1表示第k个历元的伪距和载波相位接收机钟差参数的初值；(x)²为初始估计的伪距钟差概略值的方差，x的值应设为一个较大的数(如30m)。

S402、针对使用双频(如GPS的L1和L5以及GALILEO的E1和E5a)伪距和载波相位无电离层组合(Ionosphere-Free，IF)观测量的无电离层组合精密单点定位的情况，本步骤中的技术解决方案为：对两个频点上形成的无电离层组合伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的无电离层组合接收机钟差参数。通过建立智能终端GNSS双频精密单点定位的无电离层组合模型的伪距和载波相位观测模型，从而消去观测量中的电离层延迟误差，此时的GNSS双频无电离层组合精密单点定位观测方程可表示为：

式中，

为接收机r对卫星s的在f₁和f₅两个信号频点上形成的无电离层组合伪距观测量(m)；/>

为接收机r对卫星s的在f₁和f₅两个信号频点上形成的无电离层组合载波相位观测量(m)；/>

为在信号发射时刻的卫星与接收机二者天线相位中心之间的几何距离量(m)；δt_{r,P_IF}为信号接收时刻的两个信号频点上的伪距观测量的无电离层组合接收机钟差(m)；δt_{r,Φ_IF}为信号接收时刻的两个信号频点上的载波相位观测量的无电离层组合接收机钟差(m)；δt^s为信号发射时刻的卫星钟差(m)；/>

为两个信号频点上的无电离层组合伪距测量噪声(包含其他未建模误差)；/>

为两个信号频点上的无电离层组合载波相位测量噪声(包含其他未建模误差)。此种情况下的关键处理方法是，对两个频点上形成的无电离层组合伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的无电离层组合接收机钟差参数，即此时对某一GNSS系统而言将同时解算2个无电离层组合接收机钟差参数，包括1个无电离层组合伪距接收机钟差参数(δt_{r,P_IF})和1个无电离层组合载波相位接收机钟差参数(δt_{r,Φ_IF})。在此情况下，当进行精密单点定位解算过程中的待估参数状态更新时，先按照常规标准伪距单点定位方法，解算得到第k个历元的智能终端接收机钟差的概略值，这里用δt_r0,k(以m为单位)来表示。进而利用当前估计的接收机钟差概略值，对待估的无电离层组合伪距和载波相位接收机钟差参数进行初始化，并设置接收机钟差参数为白噪声变化过程，以及相应的过程噪声方差值Q，具体如下：

式中，下表k|k-1表示第k个历元的无电离层组合伪距和载波相位接收机钟差参数的初值；(x)²为初始估计的伪距钟差概略值的方差，x的值应设为一个较大的数(如设为30m)。

S403、针对使用双频(如GPS的L1和L5以及GALILEO的E1和E5a)伪距和载波相位原始观测量的非组合精密单点定位的情况，本步骤的技术解决方案为：对两个频点上的伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的接收机钟差参数。通过建立智能终端GNSS双频精密单点定位的非组合原始伪距和载波相位的观测模型，此时的GNSS双频非组合精密单点定位的原始观测方程可表示为：

式中，

和/>

为接收机r对卫星s的在f₁和f₅两个信号频点上的原始伪距观测量(m)；/>

和/>

为接收机r对卫星s的在f₁和f₅两个信号频点上的原始载波相位观测量(m)；

为在信号发射时刻的卫星与接收机二者天线相位中心之间的几何距离量(m)；/>

为信号接收时刻的/>

伪距观测量的接收机钟差(m)；/>

为信号接收时刻的/>

伪距观测量的接收机钟差(m)；/>

为信号接收时刻的/>

载波相位观测量的接收机钟差(m)；

为信号接收时刻的/>

载波相位观测量的接收机钟差(m)；δt^s为信号发射时刻的卫星钟差(m)；/>

和/>

分别为f₁和f₅两个频点信号在卫星s至接收机r之间的信号传播路径上的电离层延迟误差量(m)，它对同一信号频点上的伪距和载波相位的影响大小相等符号相反；/>

为信号传播路径上的对流层延迟误差量(m)，它不受信号频点的影响；/>

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分别为两个信号频点上的伪距测量噪声以及其他未建模误差的综合项；/>

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分别为两个信号频点上的载波相位测量噪声以及其他未建模误差的综合项。此种情况下的关键处理方法是，对两个频点上的伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的接收机钟差参数，即此时对某一GNSS系统而言将同时解算4个接收机钟差参数，包括2个伪距接收机钟差参数(/>

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)和2个载波相位接收机钟差参数(/>

和/>

)。在此情况下，当进行精密单点定位解算过程中的待估参数状态更新时，先按照伪距单点定位方法，解算得到第k个历元的智能终端接收机钟差的概略值，这里用δt_r0,k(以m为单位)来表示。进而利用当前估计的接收机钟差概略值，对待估的双频伪距和载波相位接收机钟差参数进行初始化，并设置伪距和载波相位接收机钟差参数为白噪声变化过程，以及相应的过程噪声方差值Q，具体如下：

式中，下表k|k-1表示第k个历元的伪距和载波相位接收机钟差参数的初值；(x)²为初始估计的伪距钟差概略值的方差，x的值应设为一个较大的数(如设为30m)。

接下来，按照常规双频非组合精密单点定位解算方法，进行伪距和载波相位相关误差改正和卡尔曼滤波参数估计等，从而得到第k个历元的双频精密单点定位结果，如此重复下一个历元的解算。

在完成以上步骤一到步骤四的处理后，便可基于卡尔曼滤波估计方法逐历元进行精密单点定位方程的解算处理，获得定位结果。

Claims (9)

1.一种面向智能终端的GNSS精密单点定位数据质量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、基于双频信号的卫星信号发射时间模糊度的计算与修复，具体为：

S101、检测是否具备修复信号发射时间模糊度的条件，如果有，执行S102-S106；

S102、根据E5a信号完整的信号发射时刻，根据如下公式逐一计算出各观测卫星的E1信号的信号发射时间模糊度：

式中，E5aSvTimeNanos_full为当前卫星完整的E5a信号发射时刻，E1TimeAmbiguityNanos为求出来的E1信号的信号发射时间模糊度值；

S103、修复E1信号的信号发射时间模糊度得到完整的E1伪距值E1Pesudorange_full：

E1SvTimeNanos_full ＝ E1SvTimeNanos_amb + E1TimeAmbiguityNanos (2)

E1Pesudorange_full＝(RxTimeNanos-E1SvTimeNanos_full)*10^-9*c (3)

式中，E1SvTimeNanos_amb为存在信号发射时间模糊度的原始卫星信号发射时间；RxTimeNanos为卫星信号在智能终端上的接收时刻；

S104、利用完整的E1信号发射时刻，根据如下公式逐一计算出各观测卫星的E5a信号的信号发射时间模糊度：

式中，E1SvTimeNanos_full为当前卫星完整的E1信号发射时刻，E5aTimeAmbiguityNanos为求出来的E5a信号的信号发射时间模糊度值；

S105、修复E5a信号的信号发射时间模糊度得到完整的E5a伪距值：

E5aSvTimeNanos_full ＝ E5aSvTimeNanos_amb + E5aTimeAmbiguityNanos (5)

E5aPesudorange_full＝(RxTimeNanos-E5aSvTimeNanos_full)*10^-9*c (6)

式中，E5aSvTimeNanos_amb为存在信号发射时间模糊度的原始卫星信号发射时间；

S106、对经信号发射时间模糊度修复后的伪距进行正确性验证；

步骤二、伪距测量粗差检测与处理，具体为：

S201、根据伪距测量方差判断伪距测量效果，具体判断准则为：

式中，

为k时刻接收机对卫星s在频点f上的伪距测量方差；/>

为k时刻接收机对卫星s在频点f上的信号发射时间的测量不确定度；c为光速；δ₂为伪距测量方差的检测门限值；当此时的伪距测量方差不超过设定的检测门限时，保留该伪距观测量，否则将剔除该颗卫星的伪距观测量使其不再参与后续步骤；

S202、基于伪距变化率及多普勒信息的伪距粗差检测和处理：

式中，P_k和P_k-1分别为k和k-1时刻的原始伪距值；D_k为k时刻的多普勒观测值，T_k和T_k-1表示连续的采样历元；ΔR_k为当前伪距率与多普勒之间的差值，δ₃为伪距率误差的检测门限值；当此时的伪距率误差不超过设定的检测门限时，保留该卫星的观测量，否则标记为粗差并剔除该颗卫星的伪距观测量使其不再参与后续步骤；

步骤三、载波相位累积异常检测与修复以及测量连续性检测与处理，具体为：

S301、载波相位累积异常检测与修复，具体实现方式如下：

ΔL_i＝L_k-i+1-L_k-i,i＝1,2,3,4 (13)

S_x＝(S₁+S₂)-(S₃+S₄) (15)

L_repaired,k＝L_k-(L_k-L_flag)*2*flag (18)

式中，k为历元时刻，L_k-i+1和L_k-i前后连续两个历元的载波相位，ΔL_i为前后连续两个历元的载波相位差值，flag为载波相位累积异常发生标记，L_flag为发生载波相位累积异常时刻的载波相位值，L_repaired,k为进行载波相位累积异常修复后的载波相位值，D_k为k时刻的多普勒观测值，且|D_k|>50；当检测到发生载波相位累积异常时，依据公式(13)-(18)进行修复，直到载波相位计数恢复正常时结束；

S302、针对智能终端载波相位测量连续性的检测与处理，具体为：

首先充分利用安卓智能终端GNSS原始观测量接口信息，基于相位失锁标记法进行初次检测；

然后基于伪距相位组合法对载波相位测量连续性进行二次检验，具体为：

基于GNSS基本伪距和载波相位观测方程并忽略测量噪声，求得载波相位模糊度为：

N＝(λΦ-P+2I)/λ (19)

式中，Φ和P分别为当前历元时刻的载波相位测量值以及伪距测量值，λ为载波波长；I为电离层延迟量；N为以周数为单位的载波相位模糊度；将相邻历元间的载波相位模糊度值做差得到伪距相位组合法的周跳检测量△N为：

式中，Φ_i、Φ_i-1分别为当前历元和前一历元时刻的载波相位测量值，P_i和P_i-1分别为当前历元和前一历元时刻的伪距测量值；N_i和N_i-1分别为当前历元和前一历元时刻的载波相位模糊度值；λ为载波相位波长；δ₆为伪距相位组合法的周跳检测门限值；当△N的绝对值大于设定的阈值δ₆时判断为发生了周跳，否则未发生周跳；

步骤四、顾及接收机钟差不一致性的智能终端精密单点定位观测方程建立，具体为：

S401、针对使用单频伪距和载波相位观测量的单频精密单点定位的情况，对伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的接收机钟差参数；此时的GNSS单频精密单点定位观测方程表示为：

式中，

为接收机r对卫星s的伪距观测量；/>

为以距离为单位的载波相位观测量；/>

为在信号发射时刻的卫星与接收机二者天线相位中心之间的几何距离量；δt_r,P为信号接收时刻的伪距观测量的接收机钟差；δt_r,Φ为信号接收时刻的载波相位观测量的接收机钟差；δt^s为信号发射时刻的卫星钟差；/>

为在卫星s至接收机r之间的信号传播路径上的电离层延迟误差量，它对伪距和载波相位的影响大小相等符号相反；/>

为信号传播路径上的对流层延迟误差量；λ表示所接收信号的载波波长；/>

为载波相位模糊度；/>

分别为伪距以及载波相位的测量噪声以及其他未建模误差的综合项；对单频的伪距和载波相位观测量分别引入一个独立的接收机钟差参数，此时对某一GNSS系统而言将同时解算2个接收机钟差参数，一个为伪距接收机钟差参数δt_r,P，另一个为载波相位接收机钟差参数δt_r,Φ；在此情况下，当进行精密单点定位解算过程中的待估参数状态更新时，先按照常规标准伪距单点定位方法，解算得到第k个历元的智能终端接收机钟差的概略值，这里用δt_r0,k来表示；进而利用当前估计的接收机钟差概略值，对待估的伪距和载波相位接收机钟差参数进行初始化，并设置接收机钟差参数为白噪声变化过程，以及相应的过程噪声方差值Q，具体如下：

式中，下标k|k-1表示第k个历元的伪距和载波相位接收机钟差参数的初值；(x)²为初始估计的伪距钟差概略值的方差；

S402、针对使用双频伪距和载波相位无电离层组合观测量的无电离层组合精密单点定位的情况，对两个频点上形成的无电离层组合伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的无电离层组合接收机钟差参数；通过建立智能终端GNSS双频精密单点定位的无电离层组合模型的伪距和载波相位观测模型，从而消去观测量中的电离层延迟误差，此时的GNSS双频无电离层组合精密单点定位观测方程表示为：

式中，

为接收机r对卫星s的在f₁和f₅两个信号频点上形成的无电离层组合伪距观测量；/>

为接收机r对卫星s的在f₁和f₅两个信号频点上形成的无电离层组合载波相位观测量；/>

为在信号发射时刻的卫星与接收机二者天线相位中心之间的几何距离量；δt_{r,P_IF}为信号接收时刻的两个信号频点上的伪距观测量的无电离层组合接收机钟差；δt_{r,Φ_IF}为信号接收时刻的两个信号频点上的载波相位观测量的无电离层组合接收机钟差；δt^s为信号发射时刻的卫星钟差；/>

为两个信号频点上的无电离层组合伪距测量噪声；/>

为两个信号频点上的无电离层组合载波相位测量噪声；对两个频点上形成的无电离层组合伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的无电离层组合接收机钟差参数，即此时对某一GNSS系统而言将同时解算2个无电离层组合接收机钟差参数，包括1个无电离层组合伪距接收机钟差参数δt_{r,P_IF}和1个无电离层组合载波相位接收机钟差参数δt_{r,Φ_IF}；在此情况下，当进行精密单点定位解算过程中的待估参数状态更新时，先按照常规标准伪距单点定位方法，解算得到第k个历元的智能终端接收机钟差的概略值，这里用δt_r0,k来表示进而利用当前估计的接收机钟差概略值，对待估的无电离层组合伪距和载波相位接收机钟差参数进行初始化，并设置接收机钟差参数为白噪声变化过程，以及相应的过程噪声方差值Q，具体如下：

式中，下标k|k-1表示第k个历元的无电离层组合伪距和载波相位接收机钟差参数的初值；(x)²为初始估计的伪距钟差概略值的方差；

S403、针对使用双频伪距和载波相位原始观测量的非组合精密单点定位的情况，对两个频点上的伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的接收机钟差参数；通过建立智能终端GNSS双频精密单点定位的非组合原始伪距和载波相位的观测模型，此时的GNSS双频非组合精密单点定位的原始观测方程表示为：

式中，

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为接收机r对卫星s的在f₁和f₅两个信号频点上的原始伪距观测量；/>

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为接收机r对卫星s的在f₁和f₅两个信号频点上的原始载波相位观测量；/>

为在信号发射时刻的卫星与接收机二者天线相位中心之间的几何距离量；/>

为信号接收时刻的

伪距观测量的接收机钟差；/>

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伪距观测量的接收机钟差；

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载波相位观测量的接收机钟差；/>

为信号接收时刻的/>

载波相位观测量的接收机钟差；δt^s为信号发射时刻的卫星钟差；/>

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分别为f1和f5两个频点信号在卫星s至接收机r之间的信号传播路径上的电离层延迟误差量，它对同一信号频点上的伪距和载波相位的影响大小相等符号相反；/>

为信号传播路径上的对流层延迟误差量，它不受信号频点的影响；/>

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分别为两个信号频点上的伪距测量噪声以及其他未建模误差的综合项；/>

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分别为两个信号频点上的载波相位测量噪声以及其他未建模误差的综合项；此种情况下的关键处理方法是，对两个频点上的伪距和载波相位观测量分别各自引入一个独立的接收机钟差参数，即此时对某一GNSS系统而言将同时解算4个接收机钟差参数，包括2个伪距接收机钟差参数/>

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和2个载波相位接收机钟差参数/>

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在此情况下，当进行精密单点定位解算过程中的待估参数状态更新时，先按照伪距单点定位方法，解算得到第k个历元的智能终端接收机钟差的概略值，这里用δt_r0,k来表示；进而利用当前估计的接收机钟差概略值，对待估的双频伪距和载波相位接收机钟差参数进行初始化，并设置伪距和载波相位接收机钟差参数为白噪声变化过程，以及相应的过程噪声方差值Q，具体如下：

式中，下标k|k-1表示第k个历元的伪距和载波相位接收机钟差参数的初值；(x)²为初始估计的伪距钟差概略值的方差；

接下来，按照常规双频非组合精密单点定位解算方法，进行伪距和载波相位相关误差改正和卡尔曼滤波参数估计，从而得到第k个历元的双频精密单点定位结果，如此重复下一个历元的解算；

在完成以上步骤一到步骤四的处理后，基于卡尔曼滤波估计方法逐历元进行精密单点定位方程的解算处理，获得定位结果。

2.如权利要求1所述的一种面向智能终端的GNSS精密单点定位数据质量控制方法，其特征在于，所述步骤一的S101中，检测是否具备修复信号发射时间模糊度的条件的方法为：遍历所有观测到的GALILEO卫星，以检测当前是否存在信号跟踪状态完全正常的卫星，判断的依据是：该颗卫星的信号跟踪状态值State满足“State与16384的“按位与”运算结果；如果遍历所有观测到的GALILEO卫星都不满足此判断条件，则表示当前不具备修复信号发射时间模糊度的条件；反之，只要有部分卫星满足此判断条件，则当前具备修复信号发射时间模糊度的条件，能够利用E5a信号求解出信号发射时间模糊度，从而修复E1伪距的信号发射时间模糊度，同时亦可以利用E1信号来修复部分卫星E5a伪距可能存在的信号发射时间模糊度，最终得到完整的E1和E5a伪距观测量。

3.如权利要求1所述的一种面向智能终端的GNSS精密单点定位数据质量控制方法，其特征在于，所述步骤一的S106中，对经信号发射时间模糊度修复后的伪距进行正确性验证的方法为：

对每颗卫星将得到的完整的E1和E5a伪距观测值求差，如果该差值超过预先设定的门限值，则表示经信号发射时间模糊度修复后的E1伪距或E5a伪距不正确，不能继续用于后续的定位解算中，予以相应剔除，具体检验准则如下：

式中，E1Pesudorange_full和E5aPesudorange_full分别为某颗卫星的E1和E5a频点上的伪距测量值，δ₁为预先设定的检验门限值。

4.如权利要求3所述的一种面向智能终端的GNSS精密单点定位数据质量控制方法，其特征在于，δ₁＝50m。

5.如权利要求1所述的一种面向智能终端的GNSS精密单点定位数据质量控制方法，其特征在于，δ₂＝30m。

6.如权利要求1所述的一种面向智能终端的GNSS精密单点定位数据质量控制方法，其特征在于，δ₃＝50m。

7.如权利要求1所述的一种面向智能终端的GNSS精密单点定位数据质量控制方法，其特征在于，所述步骤二的S202中，进一步使用多普勒观测值对原始伪距进行平滑以显著降低伪距的测量噪声从而提高精度；采用Hatch滤波器的智能终端多普勒平滑伪距递推公式为：

式中，P_k和P_sm,k分别为k时刻的原始伪距值和平滑伪距值；D_k和D_k-1分别为k和k-1时刻的多普勒观测值，T_s＝t_k-t_k-1表示采样间隔；λ为载波波长；ω_k为平滑因子，ω_k＝1/N，N为平滑时间常数，也称为平滑窗口长度，其中在静态时取60s，动态时取20s；在平滑的过程中，首先需要基于伪距历元间二次差进行伪距粗差的检测，具体实现公式为：

式中，ΔΔP_k表示伪距历元间二次差值；k、k-1、k-2分别表示连续的三个历元时刻，δ₄为伪距二次差的检测门限值；当此时的伪距二次差不超过设定的检测门限时，保留该伪距观测量，否则标记为粗差和重置平滑窗口，并剔除该颗卫星的伪距观测量使其不再参与后续步骤；然后，对平滑前后的伪距观测值做差进行比较进一步检验是否存在伪距粗差，具体实现公式为：

式中，ΔP_sm,k表示平滑前后的伪距的差值，k表示历元时刻，δ₅为平滑前后伪距差值的检测门限值；当此时的平滑前后伪距差值超过设定的检测门限时，标记为粗差并重置平滑窗口，此时在后续定位过程中使用原始伪距观测值，并在定位解算中进行残差控制，而不使用平滑后的伪距观测值。

8.如权利要求1所述的一种面向智能终端的GNSS精密单点定位数据质量控制方法，其特征在于，所述步骤三的S302中，所述初次检测的方法为：针对安卓系统在GNSS原始观测量接口中给出的载波相位观测量AccumlatedDeltaRangeMeters和相应的载波相位状态标记值AccumlatedDeltaRangeState，当AccumlatedDeltaRangeState的值不等于ADR_STATE_VALID时，则表示当前历元载波相位测量不连续或状态未知；当AccumlatedDeltaRangeState的值等于ADR_STATE_CYCLE_SLIP或者ADR_STATE_RESET时，表示当前载波相位存在周跳，将其打上周跳标记。

9.如权利要求1所述的一种面向智能终端的GNSS精密单点定位数据质量控制方法，其特征在于，所述步骤三的S302中，基于载波相位历元间三次差法对相位周跳进行再次检测和进一步验证，具体方法为：

对于1Hz采样率的载波相位数据在历元间做三次差有：

式中，Φ_i、Φ_i-1、Φ_i-2和Φ_i-3分别为当前历元i时刻和前3个历元时刻的载波相位测量值；δ₇为载波相位三次差法的周跳检测门限值；ΔΦ'_i表示载波相位历元间一次差；ΔΦ″_i表示载波相位历元间二次差；ΔΦ″_i表示载波相位历元间三次差，也即三次差周跳检测量，当其绝对值大于设定的阈值δ₇时可认为发生了周跳，否则未发生周跳；但对于大众用户而言，使用智能终端定位并不需要厘米级的定位精度，结合所需定位精度并不是所有的小周跳都需要探测出来，本发明中对于智能终端取三次差周跳检测量为δ₇＝0.5周。

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