双频载波相位求差法在周跳探测与修复中的应用.pdf

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1、第33卷第6期海洋测绘Vo1．33．No．62013年11月HYDR0GRAPHICSURVEYINGANDCHARTINGNov．，2013DOIi10．3969／j．issn．1671—3044．2013．06．008双频载波相位求差法在周跳探测与修复中的应用刘国超，黄张裕，冯剑桥，徐秀杰(河海大学地球科学与工程学院，江苏南京210098)摘要：载波相位测量中小周跳的探测与修复一直是高精度GPS定位研究中的热点领域。分析了Ll和L2载波相位观测值的关系，通过相邻历元的相位观测值求差来探测周跳，并结合伪距差分约束条件来确定及修复周跳。结合实例分析，证明该方法可以有效地探测并

2、修复周跳，并通过Matlab编程实现了算法的程序化。关键词：全球定位系统；载波相位；周跳；相位求差；伪距差分约束法中图分类号：P228．43文献标志码：B文章编号：1671—3044(2013)06—0029—04△A=[(t+I)一(t)]A=△P+C[6(t+1)一6t(t)+6tj(t)一GPS定位可以使用伪距测量、载波相位测量以6(t+1)](2)及载波相位测量值的线性组合。而载波相位测量由对于双频相位观测值，在整周模糊度解算正确和于其高精度的特点，在高精度GPS定位测量中应用没有发生周跳的前提下，由于载波传播距离相等J，在广泛。周跳的存在严重污染了载波相位观测值，相

3、邻历元间做差值则有u=A~pA一△A=0，从而．．因此如何探测和修复周跳成为提高定位精度的关键可得：因素。对于双频GPS观测值，常用的周跳探测修复^u=△L】一△I2=0(3)方法有：M—w组合法、电离层残差法、TurboEdit法、．，／L1Blewitt法等J，其各有优缺点和适用范围。本文利用式(3)在两个频率的载波相位相邻历元间针对双频载波观测值的特点，通过相邻历元的相位求差，根据历元间求差特性可知，剩余的主要是相位观测值求差来探测周跳，并结合伪距差分约束条件观测误差且值基本上接近于零。因此可以看成来确定及修复周跳。通过实例分析，证明该方法可服从正态分布的随机量～N(0

4、，6)，其中6j的表以有效地探测并修复周跳。达式参照文献[6]。如果、的中误差为0．01周，则值的中误差6，，为0．023周。以3倍中误差2双频载波相位求差法及其算法实现为限，得其限差约为±O．07周。根据双频相位观测2．1双频载波相位求差法原理值解算u值，如果lI≤36则可以判断历元tNt+1GPS卫星所用的载波主要有IJ1载波和L2载时刻没有发生周跳。否则，L1或L2发生周跳，令其波。假定测站为，观测卫星为s，其相位观测值周跳值分别为△Ⅳ、△Ⅳ2，那么△Ⅳ、△Ⅳ，问的关系为，则t时刻相位观测方程为¨J：表达式参照文献[7]、[8]。由△Ⅳ1、△的关系表达式可知：△Ⅳ。=7

5、7／60×(t)Ap(t)+C[6(t)一6￡(t)]一AN(to)+△+。假定△、△分别为△Ⅳ、△Ⅳ2的解，则u(t)+(t)+；(t)(1)△+77k，A+60k，(为整数)为周跳的解集。由于77／609／7，考虑到相位观测误差，可行解的周式中，各符号含义详见参考文献[1]。期△Ⅳ约为9，AN2约为7，即周跳△Ⅳ、△Ⅳ2的解集由于大气延迟间的空间相关性，将相邻观测历分别为△+9k、△+7k(k为整数)J。前面已经元之间的相位观测值求差，如果没有发生周跳，则历元之间的大气延迟变化很小，求差后基本可以得到阐述Il>10．07是判断发生周跳的条件，也可理解为0．07为双频相位求

6、差法的分辨率，所以任意的两消除，则：收稿日期：2013—06—09；修回日期：2013—09—17作者简介：刘国超(1989一)，男，河南三门峡人，硕士研究生，主要从事GPS数据处理研究。30海洋测绘第33卷组△』】V和△值解算出的u值应该相差0．07周以2．3周跳探测算法实现上，才会有唯一解。否则将会现多值解的情况]。根据上述数学模型，通过Matlab编程，实现了例如△：3，△N2=-1和△Ⅳ=一6，△，v2=一8，其解算的算法的程序化。其过程如下：V值分别为4．2833和4．2667，t，值之差仅为0．0167，①卫星原始观测数据的获取，格式为RINEX标仅用载波相位差分

7、法很难将其区分。为了进一步确准观测文件；②卫星原始数据的质量检验，利用定周跳的解，需要利用C／A码伪距观测值和P码伪TEQC软件对卫星原始数据进行质量检验，查看其距观测值辅助求解。信噪比、多路径效应时延和观测值与周跳比值；③2．2伪距差分约束法值检验，利用双频载波相位求差得到值，并与30-，，假定卫星到测站的几何距离为P，相应的伪距比较，若Il~<30-，则认为没有发生周跳，否则，认为发生周跳；利用双频载波相位求差和伪距差分约束值为，伪距观测方程可表示为：条件确定周跳，并予以修复；④输出修复后的观测(t