An automatic cycle-slip processing method and its precision analysis

On the basis of analyzing and researching the current algorithms of cycle-slip detection and correction, a new method of cycle-slip detection and correction is put forward in this paper, that is, a reasonable cycle-slip detection condition and algorithm with corresponding program COMPRE (COMpass PRE-processing) to detect and correct cycle-slip automatically, compared with GIPSY and GAMIT software, for example, it is proved that this method is effective and credible to cycle-slip detection and correction in GPS data pre-processing.     

削弱电离层影响的三频TurboEdit周跳处理方法

针对电离层活跃期或磁暴发生时,现有三频周跳探测方法难以正确探测与修复周跳的问题,借鉴双频TurboEdit思想,提出了能够削弱电离层延迟影响的三频TurboEdit方法。该算法中的三频无几何无电离层码相组合和两次历元差分后的相位无几何组合,均能有效削弱电离层延迟对周跳探测的影响。随后利用三频实测数据对本文算法进行了验证,试验结果表明该方法能够消除电离层延迟影响,实现电离层活跃观测条件下动态非差周跳的实时探测与修复。     

基于小波变换的周跳探测与修复

探测和修复周跳一直是GPS定位中的关键问题。利用小波变换对相位减伪距观测量进行周跳探测。首先介绍小波变换周跳探测的一般方法，然后在此基础上提出改进。改进方法可以对周跳进行探测和直接修复，进而探测和修复多次周跳，同时有效地克服一般方法可能出现探测失误的缺点。这种改进方法的效果在实验中得到验证。     

北斗三频无几何相位组合周跳探测与修复

推导了Compass三频无几何组合周跳探测的理论模型,并分析了探测精度。通过多频组合理论构造了较优的无几何周跳探测检验量,并对存在的不敏感周跳组合进行了分析。为了保证探测的完备性,联合运用两个合适的无几何组合作为探测检验组合进行周跳探测,并筛选了较优的探测检验组合。针对无几何组合最多只能两个线性无关,无法修复三个频点上的周跳的问题,探索了无几何探测检验组合联合一个伪距/载波组合进行周跳修复的方法。最后利用Compass三频实测数据,选用了无几何探测检验组合(-1,-1,2)与(-1,2,-1)和伪距/载波组合(1,3,-4)进行了验证分析。试验表明,该方法能够探测出所有大小的周跳,并且可以单历元修复周跳值,可适用于动态导航定位,有一定的实用性。     

实时精密单点定位中周跳探测与修复的算法研究

提出了一种适用于实时GPS精密单点定位的周跳探测与修复的新算法。该算法步骤为：①利用M-W组合和电离层残差组合初步确定没有发生周跳和可能发生周跳的卫星;②利用当前历元与前一（或几个）历元的L1、L2和Lw观测值和第一步得出的没有发生周跳的卫星信息,采用基于历元间差分观测值的周跳处理模型对可能发生周跳的卫星进行周跳探测;③对第二步中周跳处理失败的卫星进行进一步的精化处理,以尽可能修复周跳。实验表明,新算法在实时GPS精密单点定位中可以准确地探测并修复周跳。     

基于固定宽度滑动窗口的周跳探测与修复的改进方法

针对Melbourne-Wubbena（Mw）组合和Geometry-Free（GF）组合探测、修复周跳的优点，提出联合使用这两种组合探测和修复周跳的基于固定宽度的滑动窗口的改进方法。改进方法能探测出小周跳、等值周跳、连续周跳、三周跳，也能探测出电离层残差法不易探测出的特殊组合周跳，如（9、7）组合，（3、2）组合等，更适合实际的应用。     

基于站际历元二次差模型探测与修复周跳的新方法

周跳探测与修复是高精度动态GPS定位的关键技术之一,直接影响模糊度在航解算的效率。针对动态相对定位中周跳探测方法“三差法”的不足,提出一种基于站际历元二次差模型进行探测与修复周跳的新方法。首先对站际历元间二次差观测值进行粗差探测,以确定发生周跳的卫星以及周跳初值;然后基于残差平方和最小原则搜索周跳备选组合并修复周跳。理论分析和实验结果均表明,当有效共视卫星多于4颗时,大多数情况下,新方法可以准确定位并修复周跳。     

相位求差法与多项式拟合法探测修复周跳的比较

目前对相位观测值周跳的探测和修复已有多种方法，但是各种方法都不是很完善。通过用相位观测值相邻历元求差法和多项式拟合法对周跳进行探测和修复，算例结果表明相位观测值相邻历元求差法不仅能准确地锁定发生小周跳的历元，而且能高效地修复观测值。该方法执行效率高，实用性强，尤其适合动态定位的应用。     

利用三频数据组合探测不敏感周跳

针对全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）信号中部分周跳难以探测的问题，在三维坐标系中分析了不敏感周跳的产生及分布，研究了探测阈值对不敏感周跳的影响，进而研究了多个组合量联合探测周跳的效果，提出了针对不敏感周跳的组合系数选取方法。该方法根据不敏感周跳的探测量构建组合系数的函数模型，在所有可能的三频无几何相位（geometry free combination，GF）组合系数中选取最敏感的组合系数，可探测3个频点上跳变量相近的不敏感周跳。北斗三频实测数据证实，多个GF组合有效提升了不敏感周跳的探测概率，数量以两个为宜，选取的组合量有效提升了不敏感周跳的探测概率。     

Mitigating the impact of ionospheric cycle slips in GNSS observations

Processing of data from global navigation satellite systems (GNSS), such as GPS, GLONASS and Galileo, can be considerably impeded by disturbances in the ionosphere. Cycle-slip detection and correction thus becomes a crucial component of robust software. Still, dealing with ionospheric cycle slips is not trivial due to scintillation effects in both the phase and the amplitude of the signals. In this contribution, a geometry-based approach with rigorous handling of the ionosphere is presented. A detailed analysis of the cycle-slip correction process is also tackled by examining its dependence on phase and code noise, non-dispersive effects and, of course, the ionosphere. The importance of stochastic modeling in validating the integer cycle-slip candidates is emphasized and illustrated through simulations. By examining the relationship between ionospheric bias and ionospheric constraint, it is shown that there is a limit in the magnitude of ionospheric delay variation that can be handled by the cycle-slip correction process. Those concepts are applied to GNSS data collected by stations in northern Canada, and show that enhanced cycle-slip detection can lead to decimeter-level improvements in the accuracy of kinematic PPP solutions with a 30-s sampling interval. Cycle-slip correction associated with ionospheric delay variations exceeding 50 cm is also demonstrated, although there are risks with such a procedure and these are pointed out.     

基于三差观测量的实时动态GPS周跳修复方法研究

提出了一种适用于实时动态周跳修复的方法。该方法利用多普勒观测值(或伪距),包括产生候选值、筛选候选值、确定候选值3个步骤。与已有的方法相比,该方法无需对观测值进行预报,适用于连续周跳的探测。理论推导和试验结果表明,在发生连续周跳时该方法能够探测出所有的周跳。     

惯性辅助强多径环境中的北斗三频周跳探测与修复

针对北斗三频信号,引入了惯性信息辅助周跳探测与修复,建立了北斗/INS松组合模型,提高了多径误差严重影响下的BDS周跳探测成功率和修复率。在常规伪距-相位组合与几何无关组合探测三频周跳的基础上,提出了INS定位辅助的北斗三频组合法,构建了INS辅助的周跳决策量,分析了INS定位误差对周跳探测的影响。该方法克服了周跳探测受伪距观测值精度影响的不足,实现了北斗系统多径环境中的小周跳探测。试验采用船载INS/BDS三频组合系统进行数据实测分析,结果表明,在水面强多径噪声环境导致传统三频探测模型失效的情况下,该方法显著提高了探测成功率与修复率,并适用于低频北斗观测数据。     

CUSUM算法的星载双频GPS周跳探测研究

本文针对星载双频GPS应用中的小周跳探测问题,提出了一种新的基于CUSUM算法的周跳探测方法。该方法首先利用M-W组合构造Q统计量,消除M-W组合均值未知的影响;然后构造基于Q统计量的CUSUM检验统计量,将小周跳的偏移影响累加起来,达到放大的效果,提高探测小周跳的灵敏度。最后分别利用仿真数据和CHAMP卫星实测数据进行小周跳探测试验,试验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

基于伪距相位组合实时探测与修复GNSS三频非差观测数据周跳

三频观测量能形成具有更长波长、更小噪声、更小电离层影响等优良特性的组合观测量,有利于提高周跳探测和修复的精度。本文推导了伪距相位组合探测周跳的阈值条件;提出了周跳确定成功率的概念;并从提高周跳确定成功概率出发,给出了伪距相位组合选取的标准和方法;最后利用一组实测GPS三频数据进行了验证。结果表明,在数据采样率较高、历元间电离层延迟变化可忽略时,根据文中提出原则选取的最优伪距相位组合可实时探测和修复三频非差观测数据中的所有周跳。     

GPS周跳探测方法综述

高精度GPS定位中,数据预处理的好坏直接决定其定位精度和可靠性,而其中的关键之一就是要准确可靠地探测出观测值中出现的周跳。在进行GPS周跳探测时,如何根据观测值的变化规律、不同的观测数据类型及其组合、观测历元间估值残差等来采取不同的周跳探测方法。同时提出各种方法的特点及适用范围。     

GNSS三频周跳探测与修复算法

针对使用组合观测值探测周跳存在不敏感周跳且难以修复的问题,研究了三频周跳探测与修复的几何原理,从几何角度研究了多个相位无几何组合(GF)探测周跳的异同,以及加入MW组合后的效果,并搜索了相应的不敏感周跳。提出了以对应的横截面积最小为原则选取组合量的方法。经北斗三频实测数据验证,GF组合的数量以两个为宜,加入MW组合后不敏感周跳进一步减少,优化选取的两个GF组合和MW组合联合探测周跳仅存在一个不敏感周跳,且探测到的周跳均能正确修复。     

卡尔曼滤波算法的GPS双差观测值周跳探测与修复

针对非差相位观测值中误差来源较多,对周跳探测不够敏感等问题,双差观测值可大幅削弱相关性较强的误差,较好地探测序列中小的周跳。该文以GPS双差观测序列为研究对象,运用卡尔曼滤波算法,建立双差观测序列周跳探测与修复模型。最后通过理论和实验分析,验证了模型的有效性和可靠性。     

星载GPS观测数据预处理模型研究

星载GPS不同于地基GPS。为了进行基于星载GPS的低轨卫星精密定轨和地球重力场模型解算,本文研究了星载GPS观测数据的钟差改正、整周模糊度解算、周跳探测、卫星跟踪点改正、GPS天线相位中心偏移和改正等的模型,给出了对应的处理公式和处理过程。     

不同采样率下GPS非差相位观测值的周跳探测修复及效果比较

在G PS精密定位中,载波相位观测值周跳探测和修复的好坏程度将直接影响定位结果的精度,特别是实时动态定位(R TK)。文章阐述了几种常规的非差周跳探测方法,在此基础上研究了这些方法在不同采样率情况下的适用度,并通过算例得出了一些有益的结论。     

基于数据质量分析的TECR周跳处理算法

针对电离层活跃期或磁暴发生时,现有周跳探测算法未能正确探测并修复周跳的问题,提出了基于数据质量分析的电离层总电子含量变化率（以下简称电离层速率,TECR）拟合残差算法。通过对电离层拟合残差进行数据质量分析,可自适应确定最优拟合历元数,利用此历元数拟合得到的TECR拟合值可有效削弱电离层延迟影响。为保证周跳修复的准确性,采用搜索再判定与TECR补充检测方法对周跳修复值进行验证与确认。通过高电离层延迟条件下的实测数据对本文算法进行验证分析,实验结果表明该方法能够消除电离层延迟影响,实现电离层活跃期时的周跳探测与修复。