码相伪距探测与修复周跳方法改进研究

码相伪距探测与修复周跳方法改进研究摘要：传统码相组合算法能探测7～8周以上大周跳，而传统的电离层残差法仅对于±4周以内的周跳可实现唯一分离，这限制了两者组合的应用。

针对这一问题，对码相组合探测周跳方法进行改进，使得改进的码相组合与电离层残差法能够完全探测周跳。

经理论与实验分析，组合改进的码相组合法与电离层残差法两者结合能够完全探测采样间隔小于10s观测数据中的周跳，对动态非差观测值数据的周跳自动探测有极佳的效果。

关键词：周跳；码相组合；电离层残差法；动态非差观测值引言目前，对周跳探测与修复的研究也较为广泛，但是大部分的研究是基于双差观测值的，并不适用于单站GPS观测数据。

本文通过利用多项式拟合结合传统码相组合对周跳检测量进行改进，通过静态与动态双频观测数据，研究其对高频非差观测值中周跳处理的灵敏度与不确定度，并结合电离层残差法对高频非差数据进行周跳探测。

1 改进的码相伪距组合观测值码相伪距组合观测值探测周跳基于站-星间几何距离在相邻历元的变化构造周跳检测量，其数学模型可由码伪距以及载波相位伪距推导出。

(1)式中两式在历元间求差（不考虑周跳）得：（2）其中为相应的载波相位伪距观测值；为L1载波电离层延迟等效距离误差；为对流层延迟等效距离误差；为常量；为接收机钟差和卫星钟钟差之差；为波长；为观测值上未建模误差，为求差运算。

由（2）可知，历元间求差后，可以消除模糊度的影响，钟差影响以及对流层等其它观测误差的影响也得到了削弱。

基于码伪距与载波相位伪距历元间变化值构造码相伪距组合观测量DCPC：（3）由式（3）可知，在无周跳发生的情况下，DCPC的值主要受电离层残余误差以及残余观测误差的影响，其值应在接近于零的一个常数附近波动，当发生一个n周周跳时，DCPC加入了周跳的影响，上式则改写为：（4）传统的码相伪距法利用的值除以相应的载波波长作为周跳值，这样把残余观测误差引入了周跳探测中。

为了更好地探测周跳，利用多项式拟合码相伪距检测量得到，多项式拟合阶数满足条件，式中N为观测值个数，拟合中误差。

周跳的探测及修复一、周跳的概念任一观测历元t，完整的载波相位测量值可写为：它是由三部分组成的，其中为接收机i对卫星j的第一个（t0时刻）载波测量值中的整周未知数部分；是接收机实际测量的不足一周的相位值，只要卫星与接收机的振荡器连续正常工作，该值可以精确测定；可由接收机中的多普勒（频移）计数器累计求得[在有的文献中，记为]。

但由于种种缘由，如卫星信号被遮挡或卫星电路瞬时故障，gps 接收机四周的电磁干扰，或接收机电路的瞬时故障，或接收机工作于恶劣的动态环境下，而使载波跟踪环路无法锁住卫星信号等，都将使多普勒计数中断。

如此，在接收机恢复对GPS卫星信号的跟踪后，多普勒计数器的累计值便不正确了。

这就是整周跳变（简称“周跳”）。

因此，必需查找载波相位测量中整周丢失的地方，并对其进行修复，以恢复正确的相位测量值，确保载波相位测量的高精度。

二、周跳的探测及修复周跳的数值可大可小，大的可达十几周甚至成千上万周，小的可能只有几周。

通常大周跳与小周跳的探测方法是不同的，下面分别争论之。

（一）大周跳的探测及修复在观测期间，某颗卫星到接收机的距离的变化是平滑的，有规律的。

也就是说，载波相位观测值[]的变化是平滑的，有规律的。

假如观测值中消失周跳，则将破坏这种平滑性和规律性。

但由于卫星相对于接收机距离的变化可达每秒钟数千周，假如10秒钟观测一次，这种变化可达数万周，不易发觉数十周的周跳。

为此，可对相邻观测值求高次差，以减弱站星距变化对整周计数值的影响。

在这种状况下，假如没有周跳，则求4~5次差后的载波相位观测值的变化，主要是GPS 接收机的晶体振荡器不稳定引起的，它们应呈偶然性误差，且数值为几周以下；否则，求4~5次差后，其变化不再具有偶然性，且数值比产生的周跳值还要大，该表在序号ni为35处，发生丢失100周的大周跳），据此，我们能够找到产生较大周跳的地方，并对其进行修复。

序号ni一次差二次差三次差四次差五次差30464623．158111210．0672398．68591．1281 1．3791－101．9586 31 475833．2251 11608．7531 32 487441．9784 399．8140 12023．5671 2．507233 499450．5455 402．3212－100．5795 12410．8883 －98．0723401．543434 511861．4338 304．2489 300．9639 12715．1372 202．8916－601．2360 35* 524576．5710 507．1405－300．2721 13222．2777 －97．3805399．850236* 537798．8487 409．760099．5781 13632．03772．197637*551430．8864411．957614043．995138*565474．8817有大周跳的相位观测值的高次差（序号右上方有*号者发生了大周跳）为了确定大周跳的数值，可依据发生周跳前的4~5个历元的观测值，用高次插值公式外插求出表中序号为35的正确观测值（这里仅用计数值的整数部分，小数部分仍用原观测值）。

周跳探测与修复摘要：在GPS 数据处理过程中，周跳的存在会使观测值中出现一个偏差，这会使观测值失真，从而不能准确解算整周模糊度，因而，周跳探测与修复是GPS 载波相位高精度定位必须要解决的问题之一。

本文简单介绍周跳的概念、一些常用的周跳探测方法，并探讨了周跳对定位的影响。

关键词：数据处理，周跳，探测修复1 周跳的概念完整的载波相位观测值可表示为：),(),()0()(0i i i t Fr t t Int b t φφφ+-+=式中，)0(b 为初始整周模糊度：),(0t t Int i -φ为整周记数：),(i t Fr φ为不足一周的小数部分。

由于某些原因，历元0至i 之间的整周记数发生中断，这样，恢复之后的整周记数发生错误，而小数部分正确，这就是周跳现象。

周跳的大小可由1周到几万周不等。

2 引起周跳的原因引起周跳的原因主要有以下四个方面(Bernese Document, 2001 ):（1）由于树木、建筑等对卫星信号的遮挡;（2）由于电离层条件、多路径效应、接收机的高动态和卫星的低高度角等产生的低信噪比;（3）接收机处理软件的问题;（4）卫星振荡器出现故障。

3 周跳对定位的影响周跳的发生是个随机事件，因此周跳的探测的算法必须是计算量少、及时的算法。

周跳的探测与修复的过程是必须进行的，因为它干扰了相位观测数据，会导致定位数据处理结果中存在偏差，在跳周数被确定和通过检验后，最后的修复是很容易用数学加减法实现的。

图 3.1显示周跳在相位观测中存在的情况。

图1.1载波相位中存在的周跳对于L1载波，一周的周跳可以造成约20cm的测距误差，根据查佩利的统计，观测值中存在一个周跳对经度、纬度、高程的影响可达分米级，因此，在GPS载波相位定位数据处理中应对周跳进行合理的处理。

通常对所探测出的周跳有周跳修复或添加新模糊度参数两种处理方法。

添加新模糊度参数法由于使观测方程中相位模糊度参数增加，将增大模糊度确定的难度。

《基于改进TurboEdit算法的周跳检测与修复方法研究》篇一一、引言随着全球定位系统（GPS）的广泛应用，周跳问题逐渐成为影响GPS定位精度的重要因素之一。

周跳是由于信号传输过程中出现的暂时性中断或异常所导致的相位观测值异常现象。

周跳的检测与修复对于提高GPS定位的准确性和可靠性具有重要意义。

近年来，TurboEdit算法因其高效的周跳检测与修复能力而受到广泛关注。

本文旨在研究基于改进TurboEdit算法的周跳检测与修复方法，以提高GPS定位的精度和稳定性。

二、TurboEdit算法概述TurboEdit算法是一种基于多历元数据融合的周跳检测与修复算法。

该算法通过利用多颗卫星的观测数据，结合卡尔曼滤波器等算法，对GPS接收机中的周跳进行检测与修复。

TurboEdit算法具有较高的检测效率和修复精度，但在实际应用中仍存在一定局限性。

本文通过对TurboEdit算法进行改进，以进一步提高其性能。

三、改进的TurboEdit算法针对TurboEdit算法的不足，本文提出以下改进措施：1. 引入动态阈值机制。

根据GPS信号的质量动态调整周跳检测的阈值，以提高算法对不同环境下周跳的适应性。

2. 引入多层次融合策略。

在数据融合过程中，采用多层次融合策略，将不同卫星的观测数据进行分层处理，以提高数据融合的准确性和效率。

3. 优化卡尔曼滤波器。

对卡尔曼滤波器进行优化，使其能够更好地适应动态环境下的周跳检测与修复需求。

四、实验与分析为了验证改进的TurboEdit算法的有效性，本文进行了大量实验。

实验结果表明，改进后的TurboEdit算法在周跳检测与修复方面具有更高的精度和稳定性。

具体表现在以下几个方面：1. 检测效率提高。

改进后的算法能够在更短的时间内完成周跳检测，提高了数据处理的速度。

2. 修复精度提高。

改进后的算法能够更准确地修复周跳问题，降低了周跳对GPS定位精度的影响。

3. 适应性强。

改进后的算法能够根据GPS信号的质量动态调整阈值，提高了算法在不同环境下的适应性。

伪距相位法联合超长波长组合探测和修复周跳
高元鹏;张艳兵
【期刊名称】《全球定位系统》
【年(卷),期】2018(043)002
【摘要】针对BDS实测数据抖动较大以及不敏感组合在组合修复中的多值性问题,提出了一种伪距相位法联合超长波长组合探测和修复周跳.通过对采样间隔1 s和15s的两组北斗观测数据进行探测与修复,证明了伪距相位法无法探测小于6周的周跳,但可以将其探测结果作为初值,缩小超长波长组合修复的搜索空间;超长波长组合通过增加电离层变化量的估计,消除了采样间隔变化对周跳探测的影响;采用空间邻域搜索法对两个超长波长组合交叉搜索,解决了不敏感组合造成的多值性问题.【总页数】5页(P28-32)
【作者】高元鹏;张艳兵
【作者单位】海南水文地质工程地质勘察院,海南海口571100;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京211100
【正文语种】中文
【中图分类】P228.4
【相关文献】
1.基于伪距相位组合法和电离层残差法探测和修复周跳的研究 [J], 范冬阳;徐良
2.伪距相位组合联合STPIR组合探测北斗三频周跳 [J], 熊旭;崔立鲁;钱江宇;张惠妹;肖亚鹏
3.BDS三频伪距/载波线性组合周跳探测与修复 [J], 崔立鲁;陈冬梅;汪晓龙;安家春
4.相位电离层残差二阶差分辅助伪距相位\r组合北斗周跳探测与修复 [J], 崔立鲁;肖亚鹏;邹正波;钱江宇;江雪梨
5.顾及伪距组合系数的北斗三频弱电离层组合法周跳探测与修复 [J], 余斌; 王甫强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第43卷第2期 全球定位系统2018年4月G N SS W o r ld o f C h in adoi：10. 13442/j. gnss. 1008-9268. 2018. 02. 005Vol. 43，No. 2 April，2018伪距相位法联合超长波长组合探测和修复周跳高元鹏\张艳兵2(1.海南水文地质工程地质勘察院，海南海口571100;2.河海大学地球科学与工程学院，江苏南京211100)摘要：针对BD S实测数据抖动较大以及不敏感组合在组合修复中的多值性问题，提出 了一种伪距相位法联合超长波长组合探测和修复周跳。

通过对采样间隔1s和15 s的两组北 斗观测数据进行探测与修复，证明了伪距相位法无法探测小于6周的周跳，但可以将其探测结 果作为初值，缩小超长波长组合修复的搜索空间；超长波长组合通过增加电离层变化量的估计，消除了采样间隔变化对周跳探测的影响；采用空间邻域搜索法对两个超长波长组合交叉搜 索，解决了不敏感组合造成的多值性问题。

关键词：伪距相位法；超长波长组合；电离层变化估计；交叉搜索中图分类号：P228.4 文献标志码：A 文章编号：1008-9268(2018)02-0028-05〇引言周跳探测和修复是精确确定整周模糊度的关 键一环，在GNSS精密单点定位中起重要作用，常 见的周跳探测方法有高次差法、多项式拟合法、电离层残差法、卡尔曼滤波法及小波法等[1]。

随着北 斗卫星导航系统的快速建设与完善，新增的L B3载 波有效地提高了 BD S的定位精度，也给出了周跳 探测与修复的新思路[2]。

相对于双频载波相位观 测数据，三频载波可以得到电离层延迟影响更小、噪声水平更低、波长更长的周跳探测量，更好地探 测载波相位观测值的周跳。

据此，国内学者对三频 载波周跳探测与修复方法进行了许多研究[361。

例 如:刘俊[3]采用一组实测北斗三频载波相位观测数 据探讨了伪距相位组合法在不同类型卫星下的探 测性能，发现当采样间隔较小时，可做到实时探测 与修复载波相位观测值的周跳;王赛[4]在顾及电离 层延迟下的综合噪声的条件下，选择噪声最小的相 位组合，通过与伪距相位组合的周跳探测结果相 比，证实了所选相位组合法可以实时准确探测出各 类大、小周跳；肖国锐[5]对比了不同采样间隔下无 几何相位组合和伪距相位组合的周跳探测的准确 度，从周跳探测与修复的耗时性与成功率上说明了无几何相位组合的优越性；王华润[6]根据多频组合 理论，结合了无几何消电离层、双频M W组合法和 电离层残差法对三频载波相位观测值进行周跳探测。