实时周跳探测与修复的TurboEdit历元差优化算法

为了解决电离层扰动和低高度角下非差数据的实时周跳探测与修复问题,提出了一种基于TurboEdit历元差模型的优化算法。首先在无几何距离组合历元差中加入滑动多项式拟合法提取电离层延迟与多路径效应误差的趋势项,通过选择合适的阈值,增强对小周跳的探测能力;然后针对历元差模型无法区别周跳与粗差的问题,引入统计诊断中的Score检验量并构建了基于Score检验的周跳与粗差分离模型,避免了粗差引起的周跳误探现象;最后在成功探测出周跳后,使用探测量最小1范数准则来选取正确的周跳修复值。采用国际GNSS服务站GPS非差数据对所提算法进行验证,实验结果表明,该优化算法能够有效抑制低高度角时的多路径效应和电离层延迟误差,实时剔除粗差并准确修复周跳,对小周跳具有较高的探测灵敏度与较低的误判率。     

星载双频GPS二次周跳探测方法研究

在利用W-M宽巷组合进行周跳初步探测的基础上,加入了新方法进行二次周跳探测。该方法通过利用来自同颗GPS卫星的无电离层影响L3组合相位观测值在相邻历元间的变化量与dm级精度的先验轨道坐标,计算得出星载GPS接收机历元间的钟差变化值。对于存在周跳的载波相位观测值,其计算结果会与同历元其他无周跳观测值解算的钟差变化量存在较大差异。实验结果表明,二次探测可以发现新的周跳并对初步探测结果进行检核。     

独立周跳和非独立周跳在高次差法中的分析

GPS信号在传送过程中,载波相位由于受到信号的遮挡、干扰、接收机故障等原因的影响,引起整周计数部分突变,从而产生周跳。周跳会造成观测数据不准确,直接影响到GPS测量的精度。针对GPS周跳中存在独立周跳和非独立周跳的问题,依据高次差法的特征子序列对非差载波相位进行模拟分析,通过实验研究结果表明:高次差法能有效地探测出间隔2个历元的非独立周跳,但对于间隔3个以上的历元无能为力;连续周跳的情况对高次差法探测周跳的能力没有影响。     

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。     

对TurboEdit周跳探测及修复算法的改进

概述了Turbo Edit算法的基本原理,指出了伪距观测值精度较低造成的小周跳探测不准的问题,分析归纳了不敏感周跳组合。设计了基于移动平滑窗口的探测模型,分别改进了Melbourne-Wübbena组合和Geometry-Free组合的周跳探测阈值条件,有效降低了伪距观测值精度较低对于周跳探测的影响。实验采用GPS和北斗实测双频数据进行了验证,结果表明,该算法能够准确地探测和修复双频非差观测数据中所有模拟的周跳。     

基于抗差Kalman滤波算法的单频BDS周跳探测

提出了一种基于抗差Kalman滤波算法的单频BDS周跳探测方法。该方法以Kalman滤波算法为基础,构建了历元间差分观测值,使周跳以粗差的形式表现出来,并采用IGGⅢ等价权函数调整滤波增益矩阵实现抗差处理,从而达到准确探测周跳的目的。采用单频BDS实测数据对本方法进行验证,并以现有Kalman滤波方法作为对比。结果表明,在无周跳情况下,Kalman滤波法预报残差序列中误差为0.140,抗差Kalman滤波法预报残差序列中误差为0.121,本方法对观测噪声的灵敏性更强;在加入多个具有不同特征的模拟周跳后,Kalman滤波法存在滤波多次初始化问题而不能探测出少量历元的连续周跳,本方法则实现了所有周跳的探测,准确率为100%,同时保证了滤波过程只需初始化1次。     

一种卫星钟差异常精确探测的两步法策略

针对卫星钟差数据中的粗差和钟跳两类异常进行精确探测,提出使用历元单差算法和拟准检定法相结合的两步法策略,第1步,依据钟跳和粗差在历元单差序列中不同表现特点,采用历元单差法探测疑似钟跳点并剔除部分粗差;第2步,对按疑似钟跳分段的数据使用拟准检定法精确探测粗差。通过模拟数据算例阐述钟差异常探测过程并进行性能分析,通过实测数据进行算法有效性验证,结果表明,仅使用历元单差法能有效探测疑似钟跳点和部分粗差,其探测的疑似钟跳点包含了真实钟跳;使用两步法既能有效规避钟跳影响,又能精确探测小粗差,探测能力接近底噪的2倍中误差。     

一种实时探测参考站网络中周跳的新算法

提出一种应用于参考站间周跳探测的新算法。该算法使用双差双频相位、参考站精确的坐标和精密星历构造观测量，并用卡尔曼滤波来估计电离层参数，在给定显著水平的情况下，可以使用单个或少量历元以假设检验的方法探测和修复周跳。该算法将探测和修复合二为一，对每个历元的周跳都进行处理。     

一种基于TurboEdit的BDS周跳探测改进方法

BDS非GEO卫星的MW组合存在与高度角强相关的系统性偏差,针对其引起的TurboEdit算法探测周跳不可靠问题,该文提出一种高度角指数滤波模型.改进后的周跳检验量消除了MW组合的系统性偏差,具有更好的探测性能.采用BDS实测数据对该方法进行验证,结果表明:该方法显著降低了MW组合周跳探测时的漏检和误检,结合GF组合的历元间二次差算法,可以准确探测所有人为加入的周跳.     

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。      

利用改进的TurboEdit算法与Chebyshev多项式探测与修复周跳

根据利用TurboEdit方法对GPS观测数据进行周跳探测的特点,设计了固定弧段长度的滑动窗口拟合模型,对其中的Geometry-Free组合法进行改进;在探测出周跳后,利用最小二乘Chebyshev多项式拟合来修复周跳。实验结果表明,改进后的TurboEdit算法可以探测出等周的1周小周跳、等周的大周跳和连续的小周跳、大周跳,同时,最小二乘Chebyshev多项式拟合可以精确修复以上周跳对。     

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。     

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。     

三种常用周跳探测与修复方法的性能分析

针对全球卫星导航系统（GNSS）数据处理中周跳探测与修复方法的合理选择问题,本文对三种常见的周跳探测与修复方法的性能进了评价分析.给出一种基于数理统计理论的周跳探测结果可靠性评价新方法,利用该新方法评价了多项式拟合法和TurboEdit法对同一组双频实测数据进行周跳探测所得结果的可靠性,以及多项式拟合法和三频无几何组合法对同一组三频实测数据进行周跳探测所得结果的可靠性.综合两组评价结果可知,对于双频实测数据而言,TurboEdit法的探测效果优于多项式拟合法;对三频实测数据而言,三频无几何组合法的探测效果优于多项式拟合法;但多项式拟合法对双频、三频观测数据均可进行周跳探测与修复,因此适用性更广.      

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。     

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.      

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。     

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。     

基于几何模型的惯性辅助PPP周跳修复与快速重新收敛

在复杂观测环境下,GNSS信号容易发生周跳和失锁现象,导致精密单点定位技术（PPP）模糊度重新初始化,影响定位精度及可靠性。本文基于PPP／SINS紧组合,提出了利用短时间内惯导递推的高精度位置信息辅助PPP周跳修复的几何模型。该模型采用原始观测值建立历元间差分方程,将周跳作为参数进行估计,而惯导提供的高精度位置作为带权的虚拟观测值参与平差解算,在固定周跳整数值后修复相位观测值,从而保持高精度的连续定位。以车载和机载两组数据分析了该方法的有效性,结果表明,引入惯性辅助能够显著加快PPP定位的重新收敛,实现周跳的准确修复。