一种面向GPS单频RTK的周跳探测算法

针对传统码-载波相位周跳探测方法应用于单频RTK时,存在的对小周跳不敏感、易受码观测噪声的影响等问题,本文提出一种多普勒观测值辅助的单频周跳探测方法。该方法将连续两个相邻历元多普勒观测值与载波相位差分观测值相结合,以构造实时周跳探测的多普勒-载波相位差分序列。然后应用假设检验方法,检测单频载波相位观测值是否存在周跳。实测数据分析表明:本文提出的方法能够准确探测单频载波相位观测数据中的小周跳,且该方法对周跳探测的灵敏度比传统码-相位差分序列方法更高,适用于单频RTK定位技术。      

一种双频载波相位周跳探测与修复方法

针对相位减伪距法只能探测出大周跳而对小周跳无能为力的问题,提出将相位减伪距法应用于双频载波相位周跳的探测与修复中。对采样率为1s、15s和30s不含周跳的观测值分别加入1周到40周不等大小的周跳,采用相位减伪距法分别对加入周跳的观测值进行处理。结果表明,该方法对于采样率为15s和30s的观测值仍然保持其优秀的大周跳探测能力,对采样率为1s的载波相位观测值则能够探测出小于1周的周跳,且其周跳探测分辨率能达到0.3周的高周跳分辨率。与其他周跳探测方法相比,该方法需要的信息量和计算量更小,效率高,算法易于计算机实现,且具有很强的实用性。     

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。     

利用三频组合观测值的GPS周跳探测与修复

本文分析了GPS三频组合观测值在波长、电离层误差和偶然误差等方面的特性,并定义了衡量其特性的3种指标;结合传统的伪距/相位组合法,探讨了三频组合观测值探测与修复周跳的原理和方法。利用模拟的L5观测数据,进行了多种情况下周跳的探测与修复。结果表明:该方法能在单历元间准确探测出各个频率上发生的大、小不等的周跳。相对于原始观测值,长波长的三频组合观测值可以更有效地探测与修复周跳。     

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。     

利用码相二次差分与Jarque-Bera检验进行实时周跳探测

对伪距与载波相位观测值进行二次差分构造周跳检验参数,并利用Jarque-Bera方法对历元窗口内的周跳参数进行正态分布检验,较好地实现了周跳的实时探测。利用实测GPS静态数据以及车载GPS动态数据进行了周跳探测算例分析,结果表明,此方法能够实时探测出周跳,并能有效修复周跳。     

双频组合法探测与修复周跳的补充

基于双频单站的探测与修复周跳的方法,把伪距历元差与相位历元差组合作为约束条件,利用双频载波相位观测值组合的方法联合进行周跳探测与修复,并主要针对周跳在频率比附近变化时此方法无法探测的缺点,根据具体实例的分析、总结,采用预先插入周跳法进行补充探测,并对产生的周跳进行了有效修复。     

多频数据组合在周跳探测和修复上的应用

利用模拟的L5观测数据，结合传统的伪距／载波组合法，对周跳的探测与修复进行了实例计算，并与双频组合观测值的周跳探测方法进行了比较。结果证明，不管对大周跳还是小周跳，该方法均能在单历元间准确地探测出各个频率上发生的周跳，较之双频组合观测值的探测方法具有更大的优越性。     

利用小波阈值消噪改进M-W组合周跳探测性能

受伪距噪声的影响,Turbo Eidt法中M-W组合难以探测所有周跳。分析了M-W组合观测量的误差特性,指出伪距误差导致周跳漏检、探测延迟的原因。采用小波阈值消噪方法对M-W组合观测值进行处理,阈值估计使用Visushrink方法可削弱伪距噪声、增加周跳的辨识度。消噪后,周跳会发生扩散,除当前历元外,前后多个历元均会超出阈值,便于探测。实测数据结果表明:经小波消噪后的M-W组合观测值能够准确定位小至1周的所有周跳,避免漏检现象,增强周跳探测的可靠性。     

北斗三频周跳探测方法研究

三频观测量能形成更多优良组合,有利于提高周跳探测和修复的成功率。针对目前北斗已经实现三频观测数据播发,为周跳探测与修复提供了新方法和新途径的现状,该文基于多频伪距相位组合法对北斗三频实测数据进行了数据预处理。结合北斗三频载波相位组合的特性,给出了组合观测量的选取标准,并且利用一组实测数据进行了验证。实验结果表明,在数据采样率较高、历元间电离层延迟变化可忽略时,根据该方法选取的最优伪距相位组合可探测和修复观测数据中的所有周跳。     

一种改进的星载GPS周跳探测与修复方法

周跳探测与修复是星载GPS数据预处理的重要内容。首先使用SWARM卫星实测数据对TurboEdit算法的有效性进行了分析,针对算法在观测噪声较大情况下无法有效探测小周跳的问题,提出了一种改进算法。该算法利用载波相位观测值对伪距组合观测值进行平滑,降低了观测噪声对宽巷模糊度的影响,提高了周跳探测能力。实验结果表明,改进算法能够有效提高小周跳的探测能力。      

高频GNSS数据MGF周跳解算方法的质量控制

针对全球导航卫星系统（global navigation satellite system, GNSS）高频数据周跳的高可靠性快速探测与修复,基于改进的相位几何无关(modified geometry-free, MGF)组合量,提出了MGF周跳解算的质量控制方法,以进一步提高周跳修复的成功率。根据MGF组合观测量及误差特征,推导了其周跳修复的边界条件,并分析了不同导航卫星系统MGF方法的适用性,及观测噪声对周跳解算结果的影响。在此基础上,构建了MGF组合的质量控制检验量,经多系统GNSS实测数据试验分析,结果表明:MGF方法能够对小周跳（如小于5周的周跳）实现快速探测,修复成功率可达到99.90%以上;利用MGF组合的质量控制检验量能够分别识别出GPS、BDS和GLONASS中100%、87.57%和77.42%的错误周跳解算结果,使得MGF周跳解算错误率降低至0.01%。MGF方法受相位噪声影响显著,MGF组合的质量控制检验量能够有效识别错误的周跳解算结果,从而提高周跳修复成功率,但随着相位几何无关组合量噪声水平的增加,MGF质量控制检验量对于周跳修复错误和观测噪声的区分性降低。     

A new automated cycle slip detection and repair method for a single dual-frequency GPS receiver

This paper develops a new automated cycle slip detection and repair method that is based on only one single dual-frequency GPS receiver. This method jointly uses the ionospheric total electron contents (TEC) rate (TECR) and Melbourne–Wübbena wide lane (MWWL) linear combination to uniquely determine the cycle slip on both L1 and L2 frequencies. The cycle slips are inferred from the information of ionospheric physical TECR and MWWL ambiguity at the current epoch and that at the previous epoch. The principle of this method is that when there are cycle slips, the MWWL ambiguity will change and the ionospheric TECR will usually be significantly amplified, the part of artificial TECR (caused by cycle slips) being significantly larger than the normal physical TECR. The TECR is calculated based on the dual-frequency carrier phase measurements, and it is highly accurate. We calculate the ionospheric change information (including TECR and TEC acceleration) using the previous epochs (30 epochs in this study) and use the previous data to predict the TECR for the epoch needing cycle slip detection. If the discrepancy is larger than our defined threshold 0.15 TECU/s, cycle slips are regarded to exist at that epoch. The key rational of method is that during a short period (1.0 s in this study) the TECR of physical ionospheric phenomenon will not exceed the threshold. This new algorithm is tested with eight different datasets (including one spaceborne GPS dataset), and the results show that the method can detect and correctly repair almost any cycle slips even under very high level of ionospheric activities (with an average Kp index 7.6 on 31 March 2001). The only exception of a few detected but incorrectly repaired cycle slip is due to a sudden increased pseudorange error on a single satellite (PRN7) under very active ionosphere on 31 March 2001. This method requires dual-frequency carrier phase and pseudorange data from only one single GPS receiver. The other requirement is that the GPS data rate ideally is 1 Hz or higher in order to detect small cycle slips. It is suitable for many applications where one single receiver is used, e.g. real-time kinematic rover station and precise point positioning. An important feature of this method is that it performs cycle slip detection and repair on a satellite-by-satellite basis; thus, the cycle slip detection and repair for each satellite are completely independent and not affected by the data of other satellites.     

GPS/INS紧组合的INS辅助周跳探测与修复

建立了GPS/INS紧组合定位模型,改正惯性器件误差及电离层折射误差,对不同组合观测量的误差影响进行了分析,构造不同观测值组合,提出了基于惯性信息辅助的GPS周跳自适应探测方法,分析了INS定位误差对周跳探测的影响,给出了周跳探测误报率及修复成功率评价指标,提出了一种周跳检测阈值自适应确定方法。利用实测组合导航试验数据验证本文的算法,文中模拟了不同的单历元多周跳及信号失锁条件,结果表明,在GPS信号完全失锁20 s内,该方法能准确检测和修复所有周跳,中断时间的延长降低了周跳修复的成功率;GPS信号部分失锁时,在模拟的90 s中断时段内仍能修复所有周跳;模拟了170历元的5 s间隔密集周跳,周跳探测成功率为100%,正确修复率为99.41%。     

一种历元间差分单站单频周跳探测与修复方法

提出了一种基于历元间单差观测值的单站单频周跳探测与修复方法。通过假定前一历元为基准站,当前历元为流动站,采用相对定位处理模式获取当前历元观测值的验后单位权中误差,并基于抗差最小二乘获取每颗卫星的观测值残差,对单站单频数据进行周跳探测与修复。通过对实测数据的验证分析表明,按照本文方法可以100%探测周跳发生的历元。并且,当至少4颗卫星未发生周跳时,如发生异常卫星数小于可视卫星数的30%,则在95%以上的情况下可以有效确定异常卫星;当异常卫星过多时,本文方法确定异常卫星的成功率会有所下降。但是,对于探测出发生周跳的异常卫星,本文方法均可100%对其周跳进行修复。     

GPS双频非差周跳探测修复SET法

分析了TurboEdit方法中MW组合和GF组合的缺陷,提出了GPS双频非差周跳探测修复SET（satellite elevation TurboEdit）法。设计了自适应滑动窗口模型对MW组合进行改进,避免了在低高度角时引入多径误差和噪声误差对后续处理精度的影响,增强了对小周跳的探测与修复能力。对GF（geometry-free）组合中引入的伪距误差采用历元间求差法进行替换,同时在卫星低高度角时,对其探测阈值引入高度角加权系数,有效剔除虚假周跳,提高周跳探测成功率与可靠性。在探测出周跳后,联合两种方法组合进行周跳修复。实验结果表明,SET法能够有效地抑制低高度角时的多径效应和观测噪声,降低周跳误探率,并对周跳进行有效修复。     

CORS基准站周跳探测与修复方法研究

在高精度GNSS测量中,周跳的存在直接影响到整周模糊度的解算及最终定位精度。针对目前各省市连续运行基准站网多系统观测数据的获取导致周跳探测工作量增加,该文基于甘肃省卫星定位连续运行基准站网(GSCORS)双频观测值提出了一种满足普遍条件的多系统周跳探测方法。采用相位减伪距结合电离层残差法分别对GPS和BDS原始观测值进行周跳探测与修复,通过对相应载波的模拟周跳探测发现,BDS较大的卫星钟差和伪距噪声影响了数据质量,其周跳检测量时间序列波动大于GPS,对7周以上周跳探测的精度较GPS会有1周的偏差,但电离层残差法能对BDS相位减伪距法探测残留的1周小周跳进行二次探测并修复。实验最终证实该方法能够有效探测并且正确分离GPS和BDS每个频率1周以上的周跳。     

A new triple-frequency cycle slip detecting algorithm validated with BDS data

Triple-frequency global navigation satellite systems allow the introduction of additional linear observation combinations. We define two geometry-free phase combinations and one geometry-free pseudorange minus phase linear combination to detect and correct cycle slip in real time. At first, the optimal BDS (BeiDou System) triple-frequency geometry-free phase combinations are selected for cycle slip detection. Then, a detailed analysis of the cycle slip detection is performed by examining whether some special cycle slip groups cannot be discovered by the selected combinations. Since there still remain some cycle slip groups undetectable by the two geometry-free phase combinations, we add a pseudorange minus phase linear combination which is linearly independent with these two phase combinations, to be sure that all the cycle slips can be detected. After that, an effective decorrelation search based on LAMBDA and least squares minimum principle is applied to calculate and determine the cycle slips. The method has been tested on triple-frequency undifferenced BDS data coming from a benign observation environment. Results show that the proposed method is able to detect and repair all the small cycle slips in the three carriers.