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1、DOI:10.13442/j.gnss.2010.04.014GPS周跳探测方法综述胡加星,刘立龙,宋元明,刘靖晔,郑佳(桂林理工大学,土木与建筑工程学院,广西桂林541004)摘要: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。关键词:GPS;数据预处理;周跳探测中图分类号:P207文献标志码:Α文章编号
2、:1008-9268(2010)04-0067-04利用这种特性将未发生周跳历元的周跳检测量拟0引言合出一条曲线,然后用该曲线来预测后续检测量的在接收机进行连续的载波相位测量过程中,若值:设定一个限差,若预测值与观测值之差没有超由于某种原因而导致整周计数发生错误,就会使相限则认为没有发生周跳,反之则认为该历元发生了[13]位观测值较之正常值出现一个整数周的跳跃,但不周跳。[10]足一周的部分仍然正常,该跳跃被称为周跳。利用m个无周跳的载波相位观测值的序列进接收机在进行连续载波相位观测时,若观测值在某行多项式拟合,其形式如下2n卫星的某一
3、历元发生周跳,则会从该历元开始,在(t)=a0+a1t+a2t+…+ant,m>n+1该卫星后续的所有相位观测值中引入一相同大小式中:t为观测历元时刻;a0、a1、a2、…an为拟合的整周数偏差。系数。[5]周跳的产生将破坏观测数据的连贯性,对后σ可根据拟合残差vi计算得出续观测值造成成批的整周数偏差,如果不能将其检m2测出来并进行修复,将会对高精度GPS定位产生∑vii=0σ=严重的影响。要对周跳进行处理,首先需要确定周m-(n+1)跳在观测值时间序列中的位置,即所谓的周跳探用拟合多项式所求得的下一历元载波相位观[1]测。周跳探测的基
4、本思路就是通过合理的数据测值′(tm+1)与实际观测值(tm+1)进行比较:处理,得出精确反映周跳变化的检测量序列,从检①若′(tm+1)-(tm+1)≤3σ,则认为该观测[4]测量序列中探测出周跳发生的位置和大小。值不存在周跳。将原序列的首历元去掉,加入拟合周跳探测通常在数据预处理阶段进行,所用方观测值′(tm+1),组成新的m个无周跳的观测值序法可大致分为3类:列并重新进行多项式拟合,拟合后重复上述周跳探1)基于观测值随时间变化规律的方法;测过程;2)基于不同观测值组合的方法;②若′(tm+1)-(tm+1)>3σ则认为该观测3)基
5、于观测值估值残差的方法。值存在周跳,将拟合观测值′(tm+1)的整数部分代替(tm+1)的整数部分,并保留(tm+1)的小数部1基于观测值随时间变化规律的周～分,形成新的观测值(tm+1)。去掉原序列首历元,跳探测～加入观测值(tm+1)并重新进行多项式拟合。[6]1.1多项式拟合法多项式拟合法通常不适用于动态定位中周跳在无周跳的情况下,由载波相位观测值所构成的探测;多项式拟合涉及到多项式类型,拟合次数,的周跳检测量随时间的变化是一条平滑的曲线。收稿日期:2010-05-142010.4/全球定位系统67截断误差等人为因素,不利于数据处
6、理的客观1δρ1-ρ=-N-2·(3)[9]λλ性。1.2高次差法[12]当电离层活动不大时,式(3)的值不会发生大不同历元观测值取至4到5次之后的差值具的变化,因此可逐历元计算式(3)的值。若历元间有随机特性,主要是由震荡器的随机误差所引起。该值变化不大,则认为没有周跳发生,否则认为发生了周跳。若观测过程中存在周跳,则会打破这种随机特性,单频码相组合法有如下特点:不受接收机和卫高次差值将出现明显变化。据此可探测出周跳发星几何位置的影响,可应用于动态、非差数据的周生的位置。表1高次差法对误差的放大效应[1]跳探测;由于码伪距噪声水平较高
7、,因此该方法只t-1-2-3-4能探测大周跳;不适用于低轨星载跟踪数据。iΔN(ti)ΔNΔNΔNΔN[7]t102.2电离层残差法0根据式(2),对载波相位值进行组合,组合后的t200观测值为00t3000GF=λL1L1-λL2L200f2L1t400ε=λL1NL1-λL2NL2+(1-2)δρ1,L1(4)fL20ε式中:δρ1,L1为电离层改正项。t50ε-3εε-2ε在相邻历元间对组合载波观测值进行求差,即t6ε-ε得电离层残差02fL1t7εGF(ti+1)-GF(ti)=(1-2)(δρ1,L1(ti+1)-fL2δρ1
8、,L1(ti))(5)-1-2-3-4式中:ΔN、ΔN、ΔN、ΔN分别表示历元间以三倍检验量方差为限,得其限差约为±0.07的一次、二次、三次和四次差。周,实际上由于历元间电离层、多路径的影响并不在相邻历元
