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1、第36卷第8期大地测量与地球动力学Vol.36No.82016年8月JournalofGeodesyandGeodynamicsAug.,2016DOI:10.14075/j.jgg.2016.08.015文章编号:1671G5942(2016)08G0723G04一种基于改进TurboEdit的GPS周跳探测与修复方法党子越11夏凤雨1长安大学地质工程与测绘学院,西安市雁塔路126号,710064摘要:基于TurboEdit算法中的MW组合,利用卡尔曼滤波分离宽巷模糊度以提高模糊度精度.利用移动窗口的多项式拟合对原GF组合中的多项式拟合进行改进,并对周跳的浮点解进行计算.使用GPS数据检测
2、方法的正确性,结果表明,该方法能探测并修复小周跳、大周跳以及多个周跳.关键词:GPS;周跳;TurboEdit算法;移动窗口;卡尔曼滤波中图分类号:P228文献标识码:A[1G5]GPS周跳探测与修复方法存在缺陷:高宽巷模糊度的均值及其均方根中误差.阶差分法不能探测5周以下的小周跳;多项式拟通过(i+1)历元与i历元的宽巷模糊度之差合法在拟合阶数和拟合长度的选择上容易引入人来判断i历元观测值是否存在周跳:为误差,并且无法探测小周跳;电离层残差法中,NMW-NMW≤1i+1i(2)当L1和L2频率上发生的周跳为L1和L2的频率之{NMW-<NNW>i-1≥4σii比时,则无法探测出该周跳;Tu
3、rboEdit法中,窄根据载波相位、码伪距观测方程可导出无几何距[6]巷伪距易受多路径效应影响,且其中用到的P1[7G8]离组合LGF:码一般无法获取,只能用C/A码代替,但由于C/LGF=L1-L2(3)A码精度较低,会对周跳检测结果产生较大影响.对LGF进行多项式拟合,拟合出的结果记为本文对TurboEdit方法进行改进,在MW组合模QGF,拟合的阶数为min[(N/100+1),6],N为历型中,利用卡尔曼滤波法,在解算多路径误差的同元个数.由以下不等式来判断发生周跳的历元:时将宽巷模糊度与多路径误差进行实时分离,得(L)-(L)>6(λ)GFi-QGFiGF(i-1)-QGF(i-1
4、)2-λ1到较为准确的宽巷模糊度;再采用固定弧段长度(L)-(L)<1}GF(i+1)-QGF(i+1)GFi-QGFi的移动窗口多项式拟合法对GF组合进行改进,(4)从而实现双频GPS的周跳探测与修复.若式(4)中两个不等式同时成立,则判断i历1TurboEdit法周跳探测原理元发生周跳.[7]MW组合整周模糊度为:2改进的TurboEdit算法1NMW=(LMW-PMW)=N1-N2=式(5)为含伪距多路径与噪声的宽巷相位减λMWf1-f2æP1P2ö窄巷伪距组合.可以看出,含多路径误差的码观ç+÷-Mφ1-φ2-P+ε(1)f1+f2èλ1λ2ø测值对确定宽巷模糊度具有非常大的影响:式
5、(1)通过宽巷组合消除了电离层误差、接收机钟f1f2æP1P2öNMW=(φ1-φ2)-ç+÷-MP+ε差以及卫星钟差,仅剩下模糊度项、多路径误差以f1+f2èλ1λ2ø及GPS测量噪声,因此该组合在消除多路径误差(5)及测量噪声的前提下适用于周跳的探测与修复.运用宽巷相位减窄巷伪距组合模型求解宽巷根据文献[7],利用误差传播律计算出先验均方根模糊度时,需要L1相位上的P1码.但是大多数中误差,然后采用递推公式递推出每一个历元的情况下,P1码不易获取,常常采用C/A码代替P1收稿日期:2015G08G19第一作者简介:党子越,主要从事测绘工程研究,EGmail:caesarah1112@gm
6、ail.com.724大地测量与地球动力学2016年8月[11]码.但是C/A码精度较低,不能满足正确求解模法对L1和L2相位观测值分别进行拟合:糊度的需求,且C/A码极易受伪距多路径误差的L?(i)=b2+?+bn10+b1i+b2ini(10)影响.因此,在解算模糊度浮点解时,得到的结果L?(i)=c2+?+cn}20+c1i+c2ini精度往往较低.要求解出正确的宽巷模糊度,需若已探测出i历元发生周跳,则利用i历元前要将式(5)中的伪距多路径与宽巷模糊度进行实固定长度的窗口对i历元的L1和L2相位观测值时分离.根据伪距与时间间隔有一定相关性的特分别进行拟合,通过式(11)计算L1和L2
7、相位分质,对多路径采用一阶高斯G马尔科夫过程建立如别发生的周跳值:[9]下模型:mL=L?1(i)-L1(i)1(11)̇M(t)=-MP(t)(6)mL=L?2(i)-L2(i)}Pτ2式中,mL、mL分别为L1和L2相位发生的周跳不发生周跳时,整周模糊度为常数.因此,可12以建立以宽巷模糊度和伪距多路径误差为参数的值,L?1(i)、L?2(i)分别为i历元时L1和L2相位分状态方程:别拟合出的载波相位值,