GPS周跳探测两种方法的研究.pdf

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1、第3期矿山测量NO．32014年6月MINESURVEYINGJun．2014doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2014．03．26GPS周跳探测两种方法的研究刘扬胜，于志龙，闻燕豪(1．山东科技大学测绘科学与工程学院，山东青岛266590；2．山东省煤田地质局物探测量队，山东泰安271021)摘要：在GPS周跳探测中，如何快速有效的探测出小周跳和大周跳是非常关键的技术问题，为此文中针对GPS定位中周跳探测这一难题入手。基于双频接收机的观测值，对电离层残差法、相位减伪距法进行周跳探测的研究，并通过实例分析验证这两种探测方法的有效性。关键词：周跳探测；电离层参差法

2、；相位减伪距法中图分类号：P228．4文献标识码：B文章编号：1001—358X(2014)03—0071—03在GPS数据处理中，周跳探测与修复是非常关载波相位测量的观测量是GPS接收机所接收的键的一个步骤，在更多的时候它往往比确定整周模卫星载波信号与接收机本振参考信号之间的信号糊度还要重要。如果不能准确的确定整周模糊度，差，即站星之间传播路径上相位的变化差¨。相位还可以得到实数解或三差解，只不过是它的精度比观测的方程为：固定解的低。假如不能准确的发现周跳，那么观测6=(p+c(8tj；一6)一+)／A+口+M6+咖值中就存在偏差，这样就会得到错误的解¨。。(2)目前，GPS周跳探测

3、的方法很多，如S．Bisnath、式中：A是载波波长；是相位观测值；M6是多D．Kim等人对于高动态情况下的周跳探测与修复问路径误差；是相位测量误差。题进行了研究；Bastors采用Kalman滤波方法进行由于伪距测量值不存在整周模糊度的问题，故了研究；袁洪、万卫星等采用数据探测方法把周跳可以认为伪距测量不存在周跳。根据伪距和载波相作为未知数，对基于三差解探测与修复周跳的方法位的观测方程，在公式之间求差可以消除接收机和进行了研究¨；Blewin提出了利用双频P码组合观卫星钟差的影响n。测值探测以及修复周跳进行了研究等。这些方相位减伪距法的表达式为：法的提出丰富了周跳探测以及修复的理论，

4、提高了A咖一R=一2，+Aa+(m6一MR)+(6咖一BR)探测的效率及可靠性。但是这些方法对于快速(3)探测出周跳存在不足，因此本文从如何快速高效的这个表达式包括多路径残差、接收机噪声、电离探测出周跳人手，利用相位减伪距法、电离层残差法层和整周模糊度。它消除了站星之间的几何距离，来进行周跳探测的研究。在公式(3)历元问求差，可以得到相位减伪距法的检测量D，：1相位减伪距法Dl=a6(t+At)一(t+At)一(A咖()一())1．1相位减伪距法模型(4)伪距是GPS接收机产生的PRN信号与卫星发检测量D与载体的运动状态没有关系，可以用射的PRN信号偏移时间的观测量¨。伪距的观测于静态

5、或者动态测量中的非差、单差和双差中。P方程为：码伪距测量的精度约为0．2m，C／A码伪距精度在2=p+C(8tii一6f)+，++MR+6R(1)m左右，伪距误差是影响相位减伪距法检测量D精式中：西为伪距观测值；P为站星之间的距离；C度的主要方面。所以相位减伪距法可以探测出大于是真空中的光速；矾是用户接收机钟差；6为卫星钟7～8周的大周跳。钟差；，是电离层延迟；T为对流层延迟；MR是伪距1．2实例分析多路径效应；eR为伪距测量误差。在GPS数据中，。频率的C／A码伪距和三：频7】第3期矿山测量2014年6月率的JP码伪距是可以获得的。为了验证相位减伪周跳检测量D在小范围内有所波动，但是

6、没有达到距法探测周跳的能力，本文采用IGS站昆明站阀值6周。可以说明相位减伪距法无法探测出几周(KUNM)2012年12月18号1S、5S采样率的数据进的周跳，就更不可能进行周跳的分离。而在有9、行试验。一10周周跳时，周跳检测量D。有明显的波动而且超过了阎值，说明相位减伪距法对1O周左右的周跳比较敏感能够探测出来。2电离层残差法2．1电离层残差法模型电离层残差法以电离层残差作为周跳探测的检测量，通过检测量在历元间的变化来判断是否有周跳发生。图1无周跳P减L。对应D历元序列电离层残差法的表达式为：10咖(t)=。()一(￡)—5匿=㈤㈣00式(5)把卫星与测站间的距离项P和卫星、接收-

7、5机的钟差8t．i，6t消去，只剩下电离层折射的差分项引。△ioⅡo㈩在观测历元间求差可得：D-=r(t+1)一咖(t)(6)当采样率较小、电离层比较稳定的情况下，电离层随时间的变化是平缓的，p：值的波动也应该比较平缓。假如D：出现了大的波动，则认为或载波相位观测值可能存在周跳。设。、￡的周跳为AN1、AN2，则有：D==L△N2一AN1+(△i⋯(f+1)一A。。(￡))10-●务△Ⅳ21=Ⅳ2-△Ⅳl(7)65_由误差传播率可知：一。匿一．