综合利用gnss伪距-相位组合和电离层残差法探测与修复周跳探究

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1、综合利用GNSS伪距/相位组合和电离层残差法探测与修复周跳探究　　摘要卫星导航定位技术GNSS在测绘、航天、军事和遥感领域都得到了广泛的应用。随着技术的发展，如何提高对GNSS中周跳的探测和修复是我们面临的首要问题。本文主要针对GNSS中的周跳问题，阐述了伪距/相位组合，电离层残差法探测和修复周跳的原理与方法。建立仿真模型，确立周跳探测与修复算法评判标准，分别对两种方法进行仿真，通过仿真得出，伪距/相位差法适合修复大周跳，电离层残差法能对小周跳进行探测，在单独使用一种方法时均存在一定的缺陷，仿真分析发现，两种方法联合应用，能克服各自缺点，适合多种条件下的周跳探测与修复。关键词卫星导航定

2、位技术；周跳探测；伪距测量中图分类号：P228文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）14-0047-038卫星导航定位技术GNSS，是由美国国防部建立的高进度的定位技术。而应用这种卫星导航定位技术定位的一个重要工作就是周跳的探测和修复。如果载波相位的观测值中周跳没有被准确的探测和修复，会给后续的工作造成很大的困难，这会直接影响到卫星定位的精度。正确有效地对周跳进行探测和修复为准确的定位奠定了基础，所以周跳的探测和修复是GPS定位系统中的重要环节目前周跳探测的方法很多，主要包括多项式拟合法、伪距/载波相位组合法和电离层残差法等，但是每种测量方法都存在着一定的局限性，本文提

3、出了一种伪距/载波相位组合法和电离层残差法相结合的方法，使得周跳探测和修复更加准确，进而达到更加准确的定位系统。基于这种周跳探测的方法具有更高的准确性，所以具有一定的研究意义和市场价值。本文通过对国内外GNSS中周跳的探测和修复技术状况的研究，研究了一种伪距/相位测量方法和电离层残差法相结合的探测修复方法；对GNSS周跳探测的基本原理进行详细的介绍，其中包括伪距/相位测量方法和电离层残差法；对软件仿真的结果进行比较，发现单独的每种方法都存在着不足，只有伪距/相位测量方法和电离层残差法相结合才能更好地实现GNSS周跳的探测和修复。1GNSS周跳探测和修复的基本理论1.1GNSS技术8目前

4、来看GNSS是全球卫星导航系统的简称，该系统能够实现对位置和时间进行定位的功能，该系统主要由一颗或者多颗卫星组成，同时需要机载接收机系统对信号进行接收。GNSS还泛指一些现实中存在的各种卫星定位系统。GNSS技术的一个重要应用就是GPS定位系统，下面我们主要以GPS中周跳的探测和修复技术为主进行研究。1.2GNSS在运行过程中产生的周跳及其现实影响对于卫星定位系统而言，周跳是在观测过程中时常发生的问题，在工作过程中，需要有地面接收机对卫星信号进行定点接收，整个接收过程是持续的，在接收过程中接收机会根据相位周期进行适当变化。从卫星定位系统的实际工作来看，地面接收机接收卫星信号的过程中会受

5、到诸多因素的干扰，传输过程经常会遇到中断现象。信号中断之后，再进行断点续传，就需要对之前断开的相位点进行重新定位，导致了相位不连续现象的出现，无法满足信号传输的实际要求，并且断点之后的相位均值也发生了变化和误差，这种误差称之为周跳。1.2.1形成周跳的具体原因目前来看，形成周跳的原因主要分为以下几种。1）卫星信号由于环境原因发生中断，导致卫星信号不能够进行连续传输，使相位周期发生变化，引起周跳。2）卫星信号的信噪比控制的过低，主要是由接收机的位置及路径设置存在问题，同时卫星高度偏低造成的。3）接收机本身出现问题，由于接收机属于精密设备，在运行中受到干扰等原因会发生损坏，由此导致了接收信

6、号出现差额，最终引起周跳现象的发生。84）外界干扰过于强烈，使接收机的载波跟踪环路无法正常工作，导致接收机收到的信号失去锁定。1.2.2发生周跳之后会对定位精度产生怎样的影响在具体测量过程中，需要保证定位的精度在允许的范围之内，如果观测数据中的周跳普遍在10周以上，则很容易观测，一旦周跳在10周以下，观测难度很低，会对定位的精度造成影响。据调察显示周跳对点位坐标的影响主要取决于：观测的卫星数、卫星组成的几何图形和周跳影响分量的大小和次数。只有对周跳进行有效的探测和修复，才能保证卫星定位系统的数据处理获得准确的数据，保证信号传输质量。由此可见，对周跳进行修复具有重要的现实意义。1.3周跳

7、的特征及其检测与测量过程分析1.3.1周跳的特征分析以下为完整的相位观测值的具体公式：其中：表示初始整周未知数；表示整周计数；表示不足一周的小数部分。1.3.2观测值周跳检验主要是由所具有载波特性的相位和码距而组成，要想获得准确的检测数据，就要对观测值进行有效组合，对重点周跳进行检验。8在卫星定位系统中，在观测过程中，为了获得准确的观测结果，应合理利用虚拟观测方法及载波相位观测，目前来看，线性组合主要是指相同的观测值相减而形成差值观测值。同一类