CN115826009B - 一种周跳探测方法、存储介质和接收机 - Google Patents
一种周跳探测方法、存储介质和接收机 Download PDFInfo
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Abstract
本申请所属领域为卫星定位技术领域,针对现有周跳探测结果不可靠的弊端,尤其是单频数据,提出了一种鲁棒性较好的周跳探测方法、存储介质和接收机。该方法中,对于接收机接收的每个载波,计算一个多普勒周跳探测检验量,并且根据多普勒周跳探测检验量对载波进行了一个筛选,剔除了明显发生周跳的载波,剔除的载波不进入时间差分载波观测方程组的解算,从而能够得到可靠的方程组的解。将方程组的解代入各个卫星的时间差分载波观测方程,得到各个卫星的残差值,可以判断出哪些载波发生了周跳。由于方程组的解是可靠的,因此最终能够可靠地标识出周跳的载波。
Description
技术领域
本申请涉及卫星定位技术领域,尤其涉及周跳探测方法、存储介质和接收机。
背景技术
GNSS(Global Navigation SatelliteSystem,GNSS)为全天候、全球、高精度的无线电导航技术,可在任何时间、任何地点获取到绝对位置坐标,可应用于测量测绘、自动驾驶等领域。随着自动驾驶行业的发展,对GNSS定位的实时性、定位精度、连续性和可靠性提出了更高的需求。目前GNSS高精度实时厘米的定位方案主要有RTK(Real-TimeKinematic,RTK)和PPP-RTK(Precise Point Positioning andReal-Time Kinematic,PPP-RTK)两种方案。
RTK技术通过与基准站或者VRS点作差,以消除或者削弱卫星端轨道误差、卫星端钟差以及大气误差的影响,以获取得到实时高精度厘米级定位,而PPP-RTK技术是通过播发SSR(StateSpace Representation,SSR)数据以消除或者削弱卫星端轨道误差、卫星端钟差、卫星端Phase Bias和Code Bias以及大气误差的影响,以获得实时高精度厘米级定位。
GNSS观测数据主要有载波相位观测值、伪距观测值、多普勒观测值和载噪比等类型。伪距相位观测值精度为米级甚至分米级、多普勒观测值测速精度可达到分米级,载波相位观测值精度可达到毫米级,但相位观测值存在整周模糊度,需将其作为未知数参与滤波器解算,且需采取模糊度固定方法将其固定成整数,定位结果才能获取厘米级甚至毫米级精度。载波观测值虽然精度高,但是会存在跟踪环路失锁的情况导致周跳(整周计数跳变)发生,尤其是复杂场景下(特别是在遮挡场景、环境干扰和高动态的情况)周跳发生更为频繁。如果不进行周跳探测将发生周跳的观测值识别出来,将导致浮点解定位结果精度差、甚至导致模糊度无法固定或者固定错误的情况发生,周跳探测是GNSS高精度实时定位解算中必不可少的一环,必须寻求可靠的方法对观测值中的周跳进行准确识别。
现有的针对于双频甚至多频的周跳探测方法已经相对成熟和稳定,而现有的单频周跳探测方法都存在各自的弊端、存在探测的盲点。
对于单频的周跳探测方法未形成稳定可靠的解决方案,如何形成适用于单频接收机的周跳探测的高可靠性的方案,是需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种周跳探测方法、存储介质和接收机,以解决现有技术中如何形成适用于单频接收机的周跳探测的可靠方案的技术问题。
为实现上述目的,本申请实施例采取了如下技术方案。
第一方面,本申请实施例提供一种周跳探测方法,应用于接收机,所述接收机接收多颗导航卫星的载波,每颗导航卫星对应至少一个频点的载波,所述周跳探测方法包括:
获取每个载波对应的方程参数,所述方程参数包括的载波波长、相邻历元时间间隔、多普勒观测值、相邻历元下的载波相位观测值、前一历元下的接收机在地固系下的坐标和相邻历元下的卫星在地固系下的坐标,其中相邻历元包括当前历元和前一历元;
根据所述载波波长、所述相邻历元时间间隔、所述多普勒观测值和所述载波相位观测值在相邻历元的变化量,确定每个载波的多普勒周跳探测检验量;
根据每个载波的多普勒周跳探测检验量,设定初步筛选范围;
根据多普勒周跳探测检验量落入所述初步筛选范围的载波,标记初步筛选载波;
根据所述载波相位观测值在相邻历元的变化量、所述前一历元下的接收机在地固系下的坐标、所述相邻历元下的卫星在地固系下的坐标和所述载波波长,得到每个所述初步筛选载波的时间差分载波观测方程并组成方程组;
用最小二乘法求解所述方程组,得到方程组的解,并根据所述方程组的解得到每个所述初步筛选载波的时间差分载波观测方程的残差值;
根据所述残差值,确定发生周跳的载波。
可选地,根据所述载波波长、所述相邻历元时间间隔和所述多普勒观测值,确定每个载波的多普勒周跳探测检验量的步骤中,依据以下公式确定所述多普勒周跳探测检验量:
其中,为多普勒周跳探测检验量,单位m;为频率i的载波的波长,单位m;i为频率编号,用于区分不同频点;为接收机r至卫星s频率i的载波相位观测值在相邻历元的变化量,单位cycle;为接收机r至卫星s的频率i的多普勒观测值,单位Hz;为相邻历元的时间间隔,单位秒。
可选地,根据所述残差值,确定发生周跳的载波的步骤包括:
根据所有残差值,判断所述方程组的解是否可靠;
若是,则获取所有载波的时间差分载波观测方程的残差值,根据每个载波对应的残差值大小,确定发生周跳的载波;
若否,则根据每个载波的多普勒周跳探测检验量的大小,确定发生周跳的载波。
可选地,根据所有残差值,判断所述方程组的解是否可靠的步骤包括:
筛选所有所述残差值中落入预设范围的残差值,若落入预设范围的残差值数量达到预设数量,则确定所述方程组的解可靠。
可选地,根据每个载波的多普勒周跳探测检验量的大小,确定发生周跳的载波的步骤包括:
根据每个载波的多普勒周跳探测检验量,设定最终筛选范围;所述最终筛选范围的上限值和下限值均位于所述初步筛选范围内;
根据多普勒周跳探测检验量落入所述最终筛选范围的载波,确定发生周跳的载波。
可选地,所述接收机为双频接收机或多频接收机,在根据多普勒周跳探测检验量落入所述初步筛选范围的载波,标记初步筛选载波的步骤之前,所述周跳探测方法还包括:
获取每个载波的相邻两个历元的GF组合观测值,根据相邻两个历元的所述GF组合观测值的差,得到GF组合周跳探测检测量;
根据多普勒周跳探测检验量落入所述初步筛选范围的载波,标记初步筛选载波的步骤包括:筛选出多普勒周跳探测检验量落入所述初步筛选范围,且所述GF组合周跳探测检测量落入预设的GF检测范围的载波,标记初步筛选载波。
可选地,根据所述残差值,确定发生周跳的载波的步骤包括:
根据所有残差值,判断所述方程组的解是否可靠;
若是,则获取所有载波的时间差分载波观测方程的残差值,根据每个载波对应的残差值大小,确定发生周跳的载波;
若否,则根据所述GF组合周跳探测检测量落入预设的GF筛选范围的载波,确定发生周跳的载波。
可选地,根据所述每个载波的多普勒周跳探测检验量,设定初步筛选范围的步骤包括:
取所述每个载波的多普勒周跳探测检验量的中位值;
将中位值加预设第一值作为所述初步筛选范围的上限值,将中位值减预设第二值作为所述初步筛选范围的下限值。
第二方面,本申请实施例提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令,当所述计算机程序或指令被计算装置执行时,实现第一方面的周跳探测方法。
第三方面,本申请实施例提供一种接收机,所述接收机包括存储器和处理器,所述存储器与所述处理器电性连接,所述存储器中存储有可执行程序,所述处理器在执行所述可执行程序时,实现第一方面的周跳探测方法。
相对于现有技术,本申请具有以下有益效果:
本申请实施例提供的周跳探测方法、存储介质和接收机,对于每个载波,计算一个多普勒周跳探测检验量,并且根据多普勒周跳探测检验量对载波进行了一个筛选,剔除了明显发生周跳的载波,剔除的载波不进入时间差分载波观测方程组的解算,从而能够得到可靠的方程组的解。将方程组的解代入各个卫星的时间差分载波观测方程,得到各个载波的残差值,可以判断出哪些载波发生了周跳。由于方程组的解是可靠的,因此最终能够可靠地标识出周跳。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种接收机方框示意图;
图2为本申请实施例提供的一种周跳探测方法流程图;
图3为本申请实施例提供的一种多普勒观测值获取方法流程图;
图4为本申请实施例提供的一种根据残差值确定发生周跳的载波方法流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请的描述中,需要说明的是,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。
现有针对于双频甚至多频的周跳探测方法已经相对成熟和稳定,例如电离层残差法、TurboEdit周跳探测方法和三频组合周跳探测方法,而现有的单频周跳探测方法都存在各自的弊端、存在探测的盲点:
高次差法和多项式拟合法在载体运动或者快速运动的情况下,大部分无周跳观测值被误标记为周跳甚至无法识别出发生周跳的观测值;
多普勒辅助周跳探测方法受限于观测值采样频率和多普勒观测值精度,容易导致周跳漏探或者误探;
时间差分载波相位(Time-Differenced Carrier Phases,TDCP)周跳探测方法容易受到发生周跳卫星数量的影响,发生周跳的卫星数越多,TDCP周跳探测的鲁棒性越差。
总之,对于单频的周跳探测方法未形成稳定可靠的解决方案。
对于低成本的接收机(比如ST8100和UbloxF9P等)虽能输出双频观测量,但并不是每颗卫星都具备双频观测值,这对周跳探测方法提出一定的挑战性,要求算法中周跳探测模块既能处理双频数据,亦能对单频数据中的周跳进行准确识别,尽可能避免漏探或者误探的情况发生。本申请就各单频周跳探测方法的优势和弊端,综合各周跳探测方法的优势,解决低成本接收机的周跳探测问题,以提高GNSS高精度定位结果的可靠性,提升综合场景下的GNSS定位性能和稳健性。
如图1,图1是本申请实施例提供的接收机10的方框示意图,该接收机可以是单频接收机、双频接收机或多频接收机。接收机10包括存储器11和处理器12。
存储器11、处理器12相互之间直接或间接地电性连接,以实现数据的传输或交互。例如,这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器11中存储有计算机程序或指令,处理器12通过运行存储在存储器11内的软件程序以及模块,从而执行各种功能应用以及数据处理,即实现本申请实施例中的周跳探测方法。
可以理解,图1所示的结构仅为示意,接收机10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件,或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
本申请实施例还提供一种可读存储介质,可读存储介质包括计算机程序。计算机程序运行时控制可读存储介质所在的接收机10执行下面的周跳探测方法。
请参阅图2,是本申请实施例提供的一种周跳探测方法的流程示意图,可以应用于单频接收机、双频接收机或多频接收机,接收机接收多颗导航卫星的载波,每颗导航卫星对应至少一个频点的载波,若是单频接收机,则接收每颗导航卫星的一个频点的载波。频点是指一定频率范围。接收机可以通过捕获跟踪等技术获取载波相位观测值、伪距观测值、多普勒观测值和信噪比之类的信息。该方法包括:
S0. 获取每个载波对应的方程参数,所述方程参数包括载波波长、相邻历元时间间隔、多普勒观测值、相邻历元下的载波相位观测值、前一历元下的接收机在地固系下的坐标和相邻历元下的卫星在地固系下的坐标,其中相邻历元包括当前历元和前一历元;
S1. 根据载波波长、相邻历元时间间隔、多普勒观测值和载波相位观测值在相邻历元的变化量,确定每个载波的多普勒周跳探测检验量;
S2. 根据每个载波的多普勒周跳探测检验量,设定初步筛选范围;
S3. 根据多普勒周跳探测检验量落入初步筛选范围的载波,标记初步筛选载波;
S4. 根据载波相位观测值在相邻历元的变化量、前一历元下的接收机在地固系下的坐标、相邻历元下的卫星在地固系下的坐标和载波波长,得到每个初步筛选载波的时间差分载波观测方程并组成方程组;
S5. 用最小二乘法求解方程组,得到方程组的解,并根据方程组的解得到每个初步筛选载波的时间差分载波观测方程的残差值;
S6. 根据残差值,确定发生周跳的载波。
本申请对于每个载波,计算一个多普勒周跳探测检验量,并且根据多普勒周跳探测检验量对载波进行了一个筛选,剔除了明显发生周跳的载波,剔除的载波不进入时间差分载波观测方程组的解算,从而能够得到可靠的方程组的解。将方程组的解代入各个卫星的时间差分载波观测方程,得到各个载波的残差值,可以判断出哪些载波发生了周跳。由于方程组的解是可靠的,因此最终能够可靠地标识出周跳。
接下来介绍步骤S1的原理,首先参考如下公式:
式中,为频率i(i为频率编号,用于区分不同频点)的载波的波长,单位m;
为接收机r至卫星s的频率i的多普勒观测值,单位Hz;
为相邻历元的时间间隔,单位秒;
为光速,单位m/s;
为进行多普勒观测值的观测过程中,接收机钟差的变化量,单位秒;
为接收机r至卫星s的几何距离,单位m。
对于,可以参考GNSS中的载波观测方程,如下所示:
符号含义如下:
为接收机r至卫星s频率i的载波相位观测值,单位cycle;
为接收机钟差,单位s;
为卫星钟差,单位s;
为接收机r至卫星s的频率i的电离层延迟,单位m;
为接收机r至卫星s的对流层延迟,单位m;
为接收机r至卫星s的频率i的整周模糊度,单位cycle;
为接收机r的频率i的PhaseBias,单位m;
为卫星s的频率i的PhaseBias,单位m;
为接收机r至卫星s频率i的载波相位观测值噪声,单位m。
对公式(2)中的载波相位观测值进行相邻两个历元间作差,即对公式(2)两边取差分,得到下式:
由于相邻历元的时间间隔比较短(例如小于5s),式(3)的卫星钟差、卫星端PhaseBias、电离层延迟和对流层延迟的时间变化量等可以忽略不考虑,载波相位观测值未发生周跳时,整周模糊度将不发生变化,即,最终式(3)可以简化为:
式(4)在理想情况下不考虑,与式(1)作差,可以消掉得到:
其中,观测多普勒观测值过程所得到的接收机钟差变化量,观测载波相位过程所得到的接收机钟差变化量,而理论上两个过程所需要的时间是稳定的,因此两个接收机钟差变化量之差应当为一个常数。
因此,可以设置多普勒周跳探测检验量为:
即步骤S1中,多普勒周跳探测检验量应当为一个常数,理论上若没有误差从每个载波得到的多普勒周跳探测检验量都相等。若观测多普勒观测值过程和观测载波相位过程为同一时间段、同样的相邻的两个历元,从每个载波得到的多普勒周跳探测检验量都为0。而由于误差,从不同的载波得到的多普勒周跳探测检验量不同。
上式中,如图3,计算所用的多普勒观测值可以通过如下方式获取:
S1-1. 获取当前历元的多普勒观测值和前一历元的多普勒观测值;
S1-2. 判断当前历元的多普勒观测值和前一历元的多普勒观测值中是否存在一个多普勒观测值为0;若是,则由于0为错误的观测值需要舍去,执行步骤S1-3;若否,则执行步骤S1-4。
S1-3.取当前历元的多普勒观测值和前一历元的多普勒观测值中非0的多普勒观测值,作为接收机至该颗卫星的第一频率的载波的多普勒观测值;
S1-4.取当前历元的多普勒观测值和前一历元的多普勒观测值的平均值,作为接收机至该颗卫星的第一频率的多普勒观测值。
由步骤S1,可以根据每颗卫星每个频点的多普勒周跳探测检验量,对误差大的载波标记为发生了周跳的载波。将这些发生了周跳的载波排除,剩下的载波标记为初步筛选载波。
因此,在时间差分载波观测方程组成的方程组中,仅仅考虑初步筛选载波的时间差分载波观测方程,可以使方程组的解更有效。反之,若包含了发生了周跳的载波的时间差分载波观测方程,则方程组的解可能无效。
具体地,为了标记初步筛选载波,可以根据每个载波的多普勒周跳探测检验量,设定初步筛选范围,即步骤S2。可以根据多普勒周跳探测检验量的统计量,例如平均值、中位数值,设定初步筛选范围。
中位值可以避免最大值和最小值错误的情况,若选用中位值,步骤S2可以包括:
取每颗每个载波的多普勒周跳探测检验量的中位值;
将中位值加预设第一值作为初步筛选范围的上限值,将中位值减预设第二值作为初步筛选范围的下限值。
例如,中位值为,预设第一值和第二值均为0.2(米),则初步筛选范围为(,)。
有了初步筛选范围,可以将多普勒周跳探测检验量落入初步筛选范围的载波,作为符合筛选条件的载波,标记初步筛选载波观测值。即此时,筛选条件为载波的多普勒周跳探测检验量落入初步筛选范围。
当然还可以根据其他条件进一步筛选,或者根据其他条件替代上述多普勒周跳探测检验量的条件来进行筛选,本申请实施例提供的另一种条件是GF组合周跳探测检测量落入预设的GF检测范围,这适用于双频或多频接收机,获取一个卫星的至少两个频率的载波。
GF组合周跳探测检测量的计算公式如下:
其中,为t1时刻,同时测得两个频率i、j的相位、,代入如下GF组合公式(8)得到(为频率j的波长):
同理,为t2时刻,同时测得两个频率i、j的相位,代入如下GF组合公式(8)得到。
即GF组合周跳探测检测量为前后两个历元的GF组合观测值的变化量的绝对值。
可以通过设置一个阈值例如0.05m来划定预设的GF检测范围,当一个卫星的两个载波得到的小于这个阈值时,则可以认为该卫星的两个载波符合筛选条件,标记初步筛选载波。即此时,筛选条件为卫星的小于这个阈值。
可以将上述两个筛选条件取交集,共同作为筛选条件,即筛选出多普勒周跳探测检验量落入初步筛选范围,且GF组合周跳探测检测量落入预设的GF检测范围的载波,标记初步筛选载波。这样更好地保障了后续方程组解算的可靠性。
可以将除了初步筛选载波以外的载波直接确定为发生了周跳的载波,也可以在后续步骤中通过对所有载波进行残差值计算再判断是否发生了周跳。
得到初步筛选载波之后,可以进一步得到每个初步筛选载波的时间差分载波观测方程并组成方程组。接下来介绍得到每颗初步筛选载波的时间差分载波观测方程的原理。
式(4)在理想情况下不考虑,得到公式(9):
其中,可以通过下式代入:
分别为当前历元卫星s在地固系下的X方向坐标、Y方向坐标和Z方向坐标,可以通过广播星历计算得到;
分别为前一历元卫星s在地固系下的X方向坐标、Y方向坐标和Z方向坐标,可以通过广播星历计算得到;
分别为当前历元接收机r在地固系下的X方向坐标、Y方向坐标和Z方向坐标;
分别为前一历元接收机r在地固系下的X方向坐标、Y方向坐标和Z方向坐标,是已测量的已知量;
因此,公式(9)和式(10)整合之后可以得到一个方程,即每颗初步筛选载波的时间差分载波观测方程,方程中只有四个未知量:、、、。
每颗初步筛选载波对应一个时间差分载波观测方程,四个方程即可求解。例如接收机跟踪捕获到10颗卫星的10个载波观测值,最终初步筛选载波为8个,那么可以根据8个时间差分载波观测方程组成的方程组,用最小二乘法求解方程组,得到四个未知量的最优解。
公式(9)可以写为:
即理论上没有误差的情况下,将最优解代入式(11),式(11)左边为0。而因为误差存在,式(11)左边不为0。
可以记为残差值,若一个载波的残差值过大,则可以认为该载波发生了周跳。
或者可以设置参数:
求出每个载波的,再取的中位值,计算每个载波的与中位值之间的差,若差的绝对值大于一个阈值例如0.05m,则认为该载波有周跳发生。
此外,为了防止较严重的错误导致方程的解是无效的、不可靠的,因此可以设置判断方程组的解是否可靠的步骤。
如图4,可以设置步骤S6包括:
S6-1. 根据所有残差值,判断方程组的解是否可靠;若是,则执行步骤S6-2;若否,则执行步骤S6-3;
S6-2. 获取所有载波的时间差分载波观测方程的残差值,根据每个载波对应的残差值大小,确定发生周跳的载波;
S6-3. 根据每个载波的多普勒周跳探测检验量的大小,或根据GF组合周跳探测检测量落入预设的GF筛选范围的载波,确定发生周跳的载波。
S6-1可以包括筛选所有残差值中落入预设范围的残差值,若落入预设范围的残差值数量达到预设数量,则确定方程组的解可靠。例如残差值的预设范围为-0.05m~0.05m,若有8个或8个以上载波对应的残差值落入残差值的预设范围,则认为方程组的解可靠。
若可靠,则可以根据残差值大小判断一个载波是否发生了周跳,若一个载波的残差值过大,则可以认为该载波发生了周跳。
若不可靠,则可以根据之前的多普勒周跳探测检验量和/或GF组合周跳探测检测量判断一个载波是否发生了周跳。
此时,可以保持初步筛选载波的筛选条件,也可以比初步筛选载波的筛选条件更严格。此时多普勒周跳探测检验量的最终筛选范围可以是缩小初步筛选范围得到的,此时GF筛选范围是预设的GF检测范围缩小得到的。具体例如,初步筛选范围为(,),最终筛选范围为(,);GF检测范围为(0,0.05),GF筛选范围为(0,0.04)。
总体来说,本申请针对现有周跳探测结果的弊端,尤其是单频数据,提出了一种鲁棒性较好的周跳探测方法,适用于测量型接收机或者低成本的接收机(比如ST8100和UbloxF9P等),适用于空旷场景的周跳探测以及类似于城市峡谷等复杂场景的周跳探测,适用于单频/双频/多频数据或者单双频混合等数据,鲁棒性强。适用于GNSS高精度定位中的周跳探测方法,适用于但不限于RTK和PPP-RTK技术。
以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的,可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
以上所述,仅为本申请较佳的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种周跳探测方法,其特征在于,应用于双频接收机或多频接收机,所述接收机接收多颗导航卫星的载波,每颗导航卫星对应至少一个频点的载波,所述周跳探测方法包括:
获取每个载波对应的方程参数,所述方程参数包括的载波波长、相邻历元时间间隔、多普勒观测值、相邻历元下的载波相位观测值、前一历元下的接收机在地固系下的坐标和相邻历元下的卫星在地固系下的坐标,其中相邻历元包括当前历元和前一历元;
根据所述载波波长、所述相邻历元时间间隔、所述多普勒观测值和所述载波相位观测值在相邻历元的变化量,确定每个载波的多普勒周跳探测检验量;
根据每个载波的多普勒周跳探测检验量,设定初步筛选范围;
获取每个载波的相邻两个历元的GF组合观测值,根据相邻两个历元的所述GF组合观测值的差,得到GF组合周跳探测检测量;
筛选出多普勒周跳探测检验量落入所述初步筛选范围,且所述GF组合周跳探测检测量落入预设的GF检测范围的载波,标记初步筛选载波;
根据所述载波相位观测值在相邻历元的变化量、所述前一历元下的接收机在地固系下的坐标、所述相邻历元下的卫星在地固系下的坐标和所述载波波长,得到每个所述初步筛选载波的时间差分载波观测方程并组成方程组;
用最小二乘法求解所述方程组,得到方程组的解,并根据所述方程组的解得到每个所述初步筛选载波的时间差分载波观测方程的残差值;
根据所述残差值,确定发生周跳的载波,包括:根据所有残差值,判断所述方程组的解是否可靠;
若是,则获取所有载波的时间差分载波观测方程的残差值,根据每个载波对应的残差值大小,确定发生周跳的载波;
若否,则根据所述GF组合周跳探测检测量落入预设的GF筛选范围的载波,确定发生周跳的载波。
2.如权利要求1所述的周跳探测方法,其特征在于,根据所述载波波长、所述相邻历元时间间隔、所述多普勒观测值和所述载波相位观测值在相邻历元的变化量,确定每个载波的多普勒周跳探测检验量的步骤中,依据以下公式确定所述多普勒周跳探测检验量:
其中,为多普勒周跳探测检验量,单位m;为频率i的载波的波长,单位m;i为频率编号,用于区分不同频点;为接收机r至卫星s频率i的载波相位观测值在相邻历元的变化量,单位cycle;为接收机r至卫星s的频率i的多普勒观测值,单位Hz;为相邻历元的时间间隔,单位秒。
3.如权利要求1所述的周跳探测方法,其特征在于,根据所有残差值,判断所述方程组的解是否可靠,若否,则还根据每个载波的多普勒周跳探测检验量的大小,确定发生周跳的载波。
4.如权利要求1所述的周跳探测方法,其特征在于,根据所有残差值,判断所述方程组的解是否可靠的步骤包括:
筛选所有所述残差值中落入预设范围的残差值,若落入预设范围的残差值数量达到预设数量,则确定所述方程组的解可靠。
5.如权利要求3所述的周跳探测方法,其特征在于,根据每个载波的多普勒周跳探测检验量的大小,确定发生周跳的载波的步骤包括:
根据每个载波的多普勒周跳探测检验量,设定最终筛选范围;所述最终筛选范围的上限值和下限值均位于所述初步筛选范围内;
根据多普勒周跳探测检验量落入所述最终筛选范围的载波,确定发生周跳的载波。
6.如权利要求1所述的周跳探测方法,其特征在于,根据所述每个载波的多普勒周跳探测检验量,设定初步筛选范围的步骤包括:
取所述每个载波的多普勒周跳探测检验量的中位值;
将中位值加预设第一值作为所述初步筛选范围的上限值,将中位值减预设第二值作为所述初步筛选范围的下限值。
7.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令,当所述计算机程序或指令被计算装置执行时,实现权利要求1至6中任一项所述的方法。
8.一种接收机,其特征在于,所述接收机包括存储器和处理器,所述存储器与所述处理器电性连接,所述存储器中存储有可执行程序,所述处理器在执行所述可执行程序时,实现权利要求1至6任一项所述的方法。
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116881088B (zh) * | 2023-09-06 | 2023-11-28 | 长沙金维信息技术有限公司 | 一种系统监控方法、装置、存储介质及电子装置 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105676243A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-06-15 | 昆明理工大学 | 一种基于无几何相位和电离层残差法的北斗三频周跳探测方法 |
CN106168672A (zh) * | 2016-01-01 | 2016-11-30 | 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 | 一种gnss多模单频rtk周跳探测方法及装置 |
CN108169774A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-15 | 北方信息控制研究院集团有限公司 | 支持rtppp和rtk的多模gnss单频周跳探测与修复方法 |
CN108572377A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-25 | 桂林电子科技大学 | 基于多普勒辅助的mw组合法探测与修复周跳改进的方法 |
CN110531390A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-12-03 | 湘潭大学 | 多普勒积分法联合电离层残差法检测与修复周跳 |
CN111505693A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-08-07 | 中国科学院国家授时中心 | 一种载波相位历元差分和多普勒观测融合测速方法 |
CN112505733A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-16 | 北京理工雷科电子信息技术有限公司 | 一种适应于双天线动态定向的联合周跳探测方法 |
CN113568014A (zh) * | 2020-04-28 | 2021-10-29 | 千寻位置网络有限公司 | 多普勒周跳探测方法及系统 |
CN113671545A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-19 | 中国科学院国家授时中心 | 一种星地精密时间同步及载波相位周跳探测方法 |
CN114296119A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-04-08 | 广州导远电子科技有限公司 | 一种精密单点定位方法、装置、电子设备和存储介质 |
CN114859387A (zh) * | 2021-02-04 | 2022-08-05 | 千寻位置网络有限公司 | 静态站周跳探测的方法、装置、设备及计算机存储介质 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9405012B2 (en) * | 2012-04-12 | 2016-08-02 | Trimble Navigation Limited | Advanced global navigation satellite systems (GNSS) positioning using precise satellite information |
US11921522B2 (en) * | 2019-11-04 | 2024-03-05 | The Regents Of The University Of California | Sub-meter accurate navigation and cycle slip detection with long-term evolution (LTE) carrier phase measurements |
-
2023
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Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106168672A (zh) * | 2016-01-01 | 2016-11-30 | 广州中海达卫星导航技术股份有限公司 | 一种gnss多模单频rtk周跳探测方法及装置 |
CN105676243A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-06-15 | 昆明理工大学 | 一种基于无几何相位和电离层残差法的北斗三频周跳探测方法 |
CN108169774A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-15 | 北方信息控制研究院集团有限公司 | 支持rtppp和rtk的多模gnss单频周跳探测与修复方法 |
CN108572377A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-25 | 桂林电子科技大学 | 基于多普勒辅助的mw组合法探测与修复周跳改进的方法 |
CN110531390A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-12-03 | 湘潭大学 | 多普勒积分法联合电离层残差法检测与修复周跳 |
CN111505693A (zh) * | 2020-04-15 | 2020-08-07 | 中国科学院国家授时中心 | 一种载波相位历元差分和多普勒观测融合测速方法 |
CN113568014A (zh) * | 2020-04-28 | 2021-10-29 | 千寻位置网络有限公司 | 多普勒周跳探测方法及系统 |
CN112505733A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-03-16 | 北京理工雷科电子信息技术有限公司 | 一种适应于双天线动态定向的联合周跳探测方法 |
CN114859387A (zh) * | 2021-02-04 | 2022-08-05 | 千寻位置网络有限公司 | 静态站周跳探测的方法、装置、设备及计算机存储介质 |
CN113671545A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-19 | 中国科学院国家授时中心 | 一种星地精密时间同步及载波相位周跳探测方法 |
CN114296119A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-04-08 | 广州导远电子科技有限公司 | 一种精密单点定位方法、装置、电子设备和存储介质 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
刘国超 ; 贺冰 ; 余运波 ; 金艳平 ; .改进的BDS三频载波相位组合周跳探测与修复方法.工程勘察.2018,第46卷(第07期),40-45. * |
夏博洋 ; 管守奎 ; 黄杰 ; 虞顺 ; 陆振波 ; .基于单频星载GPS数据的周跳探测方法.测绘地理信息.2016,第41卷(第04期),27-31. * |
纪元法 ; 贾茜子 ; 孙希延 ; .联合多普勒及MW周跳探测和修复方法.太赫兹科学与电子信息学报.2020,第18卷(第04期),600-605. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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