单车单频BDS/GNSS周跳探测与修复模型

针对低成本单频接收机小周跳探测不敏感的问题，提出了一种基于双边累积和算法的周跳探测与修复方法。该方法基于历元间三差观测值常数项，利用CUSUM算法计算载波相位观测值微小变化的累积和统计量。通过模拟发现，该方法对小周跳具有极高的探测敏感性，同时针对北斗异构星座卫星都具有相同的探测与修复效果。实验表明本文方法相较于传统四阶多项式拟合法，对于连续7个历元密集1周周跳与连续5个历元密集3至5周周跳探测准确率提高30%以上，并且周跳修复成功率达到100%。     

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。     

利用历元间差分观测值进行参考站周跳探测与修复

载波观测量是高精度卫星导航定位及其相关应用的基础，其整周模糊度的正确解算是实现厘米级导航定位和纳米级授时的关键。周跳探测与修复直接影响整周模糊度解算的性能，尤其对于连续运行参考站网等高精度位置服务的核心基础设施，保证连续可靠的模糊度解算是实现高精度位置服务的重要保障。参考站接收机具有观测值精度高、静止等特点，且采样频率较高（一般为1 Hz），在较短的时间间隔内，电离层延迟、对流层延迟、硬件延迟等误差相关性较强。基于以上特点，本文将历元间差分法应用于参考站周跳探测与修复，结合参考站静止的特性，提出了一种适用于参考站的周跳探测与修复的方法。该方法无需进行观测值组合，同时避免了伪距噪声的影响，探测精度高，且单站各个频率可以单独探测，在周跳修复的过程中，考虑非整周粗差并进行剔除。试验表明，该方法可以准确地探测和修复1周的整周周跳，可以探测小数偏差大于0.1周的非整周粗差。     

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。     

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。     

一种评价GNSS周跳探测与修复结果可靠性的方法

为了有效地评价GNSS周跳探测与修复结果的可靠性,提出一种利用周跳修复值的后验概率作为指标的评价方法。该方法的计算流程是:首先利用某种方法对周跳进行探测,获得周跳实数解及相应方差阵;再利用LAMBDA方法搜索得到周跳的整数最小二乘解作为周跳修复值;然后利用后验概率简易公式计算出该历元周跳修复值的后验概率,进而计算出所有发生周跳历元周跳修复值的后验概率,该后验概率值越大,则周跳修复值的可靠性越好。对全部历元周跳修复值的后验概率值取平均,以此平均值作为评价该周跳探测与修复方法适用性的技术指标。最后基于相同的实测数据,对两种常用方法的周跳探测与修复结果分别进行了评价。算例表明:方法简单实用,能快速计算出各历元周跳修复值的后验概率,进而对各历元结果的可靠性进行实时评价,以及对相应周跳探测与修复方法的适用性进行评价。     

基于宽巷载波的GPS周跳探测与修复的算法改进

鉴于双频P码伪距结合相位观测值用于探测周跳存在的不足,提出了结合DCPC图像和相应的算法来分析周跳发生大小以及发生位置的方法。尤其是在载波L1与L2出现大小相同的周跳且宽巷载波失效的情况下,需结合DCPC图像来分析周跳发生的历元,通过M-W宽巷载波组合及其电离层残差组合,用两历元间的二元一次方程来修复周跳。该方法能够快速地探测及修复周跳,具有实用性。     

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。     

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。     

基于多普勒辅助的电离层残差探测与修复周跳改进方法

针对典型周跳探测与修复方法中的电离层残差法当同一历元多个频点发生周跳时,无法准确探测及修复周跳的问题,提出了一种用多普勒辅助电离层残差法的周跳探测与修复的改进方法。基于实测及仿真数据,证明了该方法能够有效解决电离层残差法存在的上述问题,即使某一历元多个频点同时发生周跳,也可以准确探测周跳发生的位置、频点及相应数值,精度达到1周,有效提高了电离层残差法探测与修复周跳的准确性与可靠性。     

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。     

TurboEdit单站GPS数据周跳探测方法的改进

分析了TurboEdit方法的局限性,提出了一种改进方法。该方法联合差分无电离层观测值(DLC)、电离层观测值(LG)和Moulborne-Wuebbena宽波模糊度观测值(MW)综合探测和确认周跳。对多个IGS站的处理结果表明,改进方法能够有效地剔除观测噪声造成的虚假周跳,从而增强了数据的连续性和参数估计程序的计算效率。     

星地双向时差测量系统周跳探测与修复算法

随着空间时间频率基准的精度越来越高,需要与之匹配的空间时频传递技术. 基于载波相位的星地双向时差测量方法可以实现更高的时间频率传递精度,但对于复杂的星地环境,由于航天器飞行动态高,时频传递链路的传输频率高,载波多普勒效应大,更容易出现粗差和周跳. 基于此,研究一种适合高动态环境下的星地双向时差测量系统载波相位周跳探测与修复方法,提出一种适用于三频组合模式的双向周跳探测与修复方法. 该方法联合双频码相 (MW)组合法可以实现不同类型周跳的探测与修复,对于上下行三条微波链路均可探测出周跳的存在并实现毫米级周跳修复精度. 进一步对基于载波相位测量的星地双向时差测量系统的星地时间同步性能进行分析,在经过周跳探测与修复,以及链路时延数据处理,其星地时间同步精度优于0.3×10–12 s.      

Instantaneous re-initialization in real-time kinematic PPP with cycle slip fixing

The network-based real-time kinematic (RTK) positioning has been widely used for high-accuracy applications. However, the precise point positioning (PPP) technique can also achieve centimeter to decimeter kinematic positioning accuracy without restriction of inter-station distances but is not as popular as network RTK for real-time engineering applications. Typically, PPP requires a long initialization time and continuous satellite signals to maintain the high accuracy. In case of phase breaks or loss of signals, re-initialization is usually required. An approach of instantaneous cycle slips fixing using undifferenced carrier phase measurements is proposed, which leads to instantaneous re-initialization for real-time PPP. In the proposed approach, various errors such as real-time orbit and clock errors, atmosphere delay and wind-up effects are first refined and isolated from integer cycle slips. The integer values of cycle slips can then be estimated and fixed with the LAMBDA technique by applying a cascade cycle slip resolution strategy. Numerical experiments with different user dynamics are carried out to allow a comprehensive evaluation of efficiency and robustness of the cycle slip fixing algorithm. The results show that the cycle slips can be fixed correctly in all cases considered and that data gaps of up to 300?s can be connected with high confidence. As a result, instantaneous re-initialization is achieved in the real-time PPP processing.     

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.     

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%。     

几种周跳探测方法在COMPASS数据预处理中的应用

周跳探测一直是数据预处理中的关键问题,文中介绍高次差法、电离层残差法、M—W组合法进行周跳探测的原理及实现方法,并利用COMPASS监测站实测数据进行周跳探测试验,对周跳发生前后检验序列的变化做对比,结果表明,以上各方法可以准确、高效地检测出COMPASS载波相位观测量中的周跳。     

北斗三频非差观测值的电离层周跳探测与修复

针对历元间隔较大或电离层延迟较大的情况,采用两个无几何相位组合与一个最优无几何无电离层组合形成3个线性无关的探测量,将历元间高次差法引用到无几何相位组合探测量中,通过选取合适的探测阈值,使无几何相位组合能够正确探测到较大电离层影响情况下的不敏感周跳。此外,文中采用了一种特殊的无几何无电离组合观测量进行辅助修复,通过两次取整保证了周跳修复的准确性,避免了传统三频周处理中的搜索算法造成错误修复的问题,试验表明,文中算法可以正确探测与修复较大电离层影响情况下不同北斗卫星星座类型的所有小周跳组合以及不敏感周跳组合。     

构建阈值模型改善TurboEdit实时周跳探测

在比较现有各类TurboEdit改进算法的基础上,选取了一套适合实时周跳探测的组合方法,并针对其缺陷进行优化改进,加入阈值模型。在滑动平均滤波MW（Melborne-Wubbena）组合周跳探测方法中加入了自适应观测序列均方根变化的阈值模型,有效减少了周跳探测的误判和漏判;在相邻历元求差的GF（geometry-free）组合周跳探测中加入了随采样率及卫星高度角变化的加权阈值模型,显著提升了采样率较低时周跳探测的可靠性。大量数据测试检验表明,该组合方法有效可行,相比其他改进方法不仅在探测精度上有一定提高,在避免周跳误判、漏判上也有较大改善。