双频载波相位变化率与电离层残差法联合探测周跳_李明.pdf
《双频载波相位变化率与电离层残差法联合探测周跳_李明.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《双频载波相位变化率与电离层残差法联合探测周跳_李明.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 11 卷 第 1 期 导航定位学报 Vol.11,No.1 2023 年 2 月 Journal of Navigation and Positioning Feb.,2023 引文格式:李明,丁志鹏,邱立杰,等.双频载波相位变化率与电离层残差法联合探测周跳J.导航定位学报,2023,11(1):89-94.(LI Ming,DING Zhipeng,QU Lijie,et al.Cycle slip combined detection of dual-frequency carrier phase rate and ionosphere residual error methodsJ.
2、Journal of Navigation and Positioning,2023,11(1):89-94.)DOI:10.16547/ki.10-1096.20230113.双频载波相位变化率与电离层残差法联合探测周跳 李 明,丁志鹏,邱立杰,贺凯飞,宗 尧(中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院,山东 青岛 266580)摘要:针对双频定位高精度数据处理过程中观测值含有周跳的问题,提出一种联合改进后的双频载波相位变化率与电离层残差的组合探测方法:首先在原始载波相位变化率法的基础上计算双频观测值的探测量,用以探测并修复大部分周跳;然后采用电离层残差作为检验量继续对双频观测值进行探测,实现对
3、探测盲点下漏检周跳的修复。实验结果表明,该算法可以较全面、准确地探测出双频数据中存在的周跳,且探测过程较为迅速。关键词:周跳探测;双频;载波相位变化率;电离层残差;组合探测 中图分类号:P228.4 文献标志码:A 文章编号:2095-4999(2023)01-0089-06 Cycle slip combined detection of dual-frequency carrier phase rate and ionosphere residual error methods LI Ming,DING Zhipeng,QU Lijie,HE Kaifei,ZONG Yao(College
4、 of Oceanography and Space Informatics,China University of Petroleum(East China),Qingdao,Shandong 266580,China)Abstract:Aiming at the problem that the observations contain cycle slips in the process of dual-frequency positioning high-precision data processing,the paper proposed a combined detection
5、method of improved dual-frequency carrier phase rate and ionosphere residual error:the detection variables of dual-frequency observations based on the original carrier phase rate method were calculated to detect and repair most cycle slips;and the ionosphere residual error was used as the test varia
6、ble to continue the detection of the dual-frequency observations,in order to realize the repair of the missed cycle slips under the detection blind spots.Experimental result showed that the proposed method could detect cycle slips in dual-frequency data relatively comprehensively and accurately,and
7、the detection process would be relatively rapid.Keywords:cycle slip detection;dual frequency;carrier phase rate;ionosphere residual error;combined detection 0 引言 利用全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)进行导航定位的基本观测量有伪距、载波相位和多普勒值。在进行精密定位时,大多使用载波相位进行观测以获得高精度的测距结果。但由于某种原因,例如卫星信号被遮挡或接收机所处的动态条件
8、恶劣,引起了信号失锁,相位测量必须重新开始,会使得相邻的载波相位观测量之间跳过周数的整数倍1。这种整周计数出现系统偏差,而不足一整周的部分仍然保持正确的现象,简称周跳2。在实际观测作业中,难免产生周跳,即使周跳较小,也会干扰定位结果的准确性;因此,准确探测并修复周跳在高精度导航定位 收稿日期:2022-05-16 基金项目:国家自然科学基金项目(41604021);山东省自然科学基金项目(ZR202102250311)。第一作者简介:李明(1998),男,甘肃白银人,硕士研究生,研究方向为大地测量学。90 导航定位学报 2023 年 2 月 中尤为重要。目前,常用的双频周跳探测方法主要有卡尔曼
9、滤 波 法、电 离 层 残 差 法 及 TurboEdit 探 测 法(TurboEdit 算法由 Blewitt 于 1990 年提出,是目前最常用的双频非差周跳处理方法之一)等,并且有多位学者针对这些方法的特点对其加以改进3-6。文献7提出了一种利用几何电离层加权模型来探测周跳的方法,适用于 GNSS 多频数据,实验结果表明该方法可以有效探测出大、小采样间隔下的连续周跳并成功进行修复。文献8根据基线长度采用不同的周跳探测方法,20 km 内的短基线利用三差后的单频载波残差值作为周跳检验量进行周跳探测与修复,对于超过 20 km 的长基线则采用无电离层组合和宽巷组合的双频周跳探测方法。文献9
10、以双频载波相位观测值为基础,提出了一种基于单频码相组合和载波相位变化率的组合周跳探测算法,能有效探测静态或低动态下一个周期以上的周跳,但对小周跳仍存在盲点且易受噪声影响。随着多频多模 GNSS 的发展,双频接收机越来越普及,利用多频数据进行定位的应用范围不断拓宽。因此,本文改进了单频载波相位变化率法,提出了一种联合双频载波相位变化率与电离层残差的组合探测方法,并利用实测北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)双频数据进行周跳探测实验,以期缩短周跳探测的时间,提高周跳探测的效率。1 载波相位变化率法及其改进 载波相位变化率法首先需要在载波相
11、位观测值历元间求差后除以时间间隔,得到单频载波相位观测值的变化率为10 ()()()/iiit=-1(1)式中:i 为历元序号;()i为载波相位观测值;t为时间间隔。在短时间内,电离层延迟以及噪声等影响因素变化缓慢。同样,卫星运行速度和钟速相对于用户来说基本保持稳定,所以此变化率的变化很小,可以认为 ()()ii+=1(2)因此,可利用第 i 历元观测值及其变化率预测下一历元的载波相位值为 ()()()()()iiitii+=+=-121 (3)当第 i 历元观测值中未发生周跳时,该预测值与第 i+1 历元实际观测值之间的差值一定非常接近,即 *=()()ii+-+11(4)式中*为预测值与第
12、 i+1 个历元的实际观测值之差。由于伪距和载波相位在传播过程中受到电离层、对流层的影响,接收过程中受到接收机钟差影响,导致伪距和相位观测值中存在较大的噪声,因此这种方法对 12 个周期的周跳不太敏感,无法区分出是噪声还是发生周跳。一般可取=2,超出 2 则认为发生周跳,其大小估值为*取整11。在双频定位中,该方法需要对每个频率的观测值各进行一次探测,才能确定所有可能发生的周跳;因此计算过程重复,相比同时探测双频数据,计算量会增多。针对其探测步骤较为冗余的问题,对上述方法进行改进。由式(1)可知,单频载波相位变化率比较稳定,故双频载波相位变化率之差也比较稳定,可表示为()()()()/()()
13、/iiiitiit-=-21221111 (5)式中1和2分别为 BDS 的 B1 和 B2 载波相位观测值。进一步化简可得 ()()=()()/tiiii-2112121(6)式中()i12为双频载波相位之差。式(6)也看作双频载波相位值之差随时间的变化率。当采样间隔比较小时,载波值之差的变化平缓,若此时某一历元有周跳发生,会使相邻历元间载波相位之差变化较为明显;再通过求一次差作为变化量差值,可用于周跳探测。在没有周跳时,该值比较小,阈值可取 0.511,若有突变则认为有周跳发生。改进后方法的探测步骤中包含了双频数据的信息,不需要重复进行探测过程,与原方法相比,减少了一定的计算量,可适用于双
14、频定位中。虽然改进后的载波相位变化率法简化了原方法在双频数据中的探测过程,但仍然存在探测盲点,由于受到相位观测值中噪声的影响,载波相位变化率法无法探测出太小的周跳,电离层残差法利用相位观测值的线性组合,可以探测出一个周期以内的小周跳。因此,可以联合电离层残差法实现对探测盲点的继续探测。第 1 期 李 明,等.双频载波相位变化率与电离层残差法联合探测周跳 91 2 利用组合方法探测周跳 电离层残差法消除了星站几何距离,因此又称为无几何距离组合法(geometry free,GF),若不考虑多路径、噪声影响,双频载波相位值求差可得:()()()()()()()A tA ttttN tN tff=-
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 双频 载波 相位 变化 电离层 残差法 联合 探测 李明
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。