GPS 周跳的探测与修复解析

多项式拟合法探测 GPS周跳的探讨摘要：本文首先讨论了周跳产生原因以及探测与修复的常用方法，然后详细探讨了多项式拟合法探测GPS周跳的方法，以及此方法在不同周跳比率下的探测效果。

通过对探测结果的分析，得出了有益的结论。

关键字：周跳探测多项式拟合一概述用GPS测量时，由于障碍物的遮挡等原因，会造成卫星信号的失锁，当接收机从新接收到失锁卫星的信号后，信号的小数部分不受影响，但丢失了一些整数部分，之后接收到的数据都会与之前接收到的数据相差一个常数，这一常数称为周跳。

周跳探测与修复的方法有高阶差分法、多项式拟合法、三差选权迭代法、电离层参差法等[1][3][4]。

本文主要探讨多项式拟合法探测周跳的方法。

二多项式拟合法原理多项式拟合法是用时间多项式拟合观测值序列，求出拟合残差，通过分析拟合残差来确定周跳位置和周跳大小[2]。

本文的多项式拟合法选用双差观测值。

为了使周跳以粗差的形式出现，需要对双差观测值做历元间差分，每个差分数据的拟合方程可表示为：拟合计算的过程采用迭代计算，每次迭代计算之后，将残差与拟合标准差进行比较，大于三倍标准差的就认为存在周跳，标记为粗差。

当两次迭代的标准差小于限差时停止迭代，然后分析拟合残差，找出周跳的位置并确定大小。

三数据分析采用了两个测站的观测数据，观测时间10分钟，历元间隔为10秒，共61个历元。

原始观测数据中不存在周跳，选择两个测站的28号卫星和08号卫星的数据组成双差观测值，然后历元间差分，得到三差观测值。

不存在周跳的双差观测值和三差观测值如图1所示：图1 双差值以及三差值图形在第一个测站的28号卫星的原始观测值中模拟周跳，共模拟了21组周跳，周跳数约占总三差观测值的33%，模拟的周跳值如表1所示：表1 模拟周跳（单位：周）历元周跳历元周跳历元周跳31225745321012611446-121112330-1115010 12-25353355220-5936256-3212375660122-140-62061-5存在模拟周跳的三差观测值、拟合的三差观测值以及它们之间的差值如图2所示：图2 三差值、拟合值及拟合残差图形从图2中可以看出：三差观测值序列中存在多处周跳，而拟合的三差观测值图形非常的平滑，拟合残差图形中存在多处异常残差，它们反映出了周跳的位置和大小。

龙源期刊网 探测与修复GPS周跳方法作者：张雪梅王鹏来源：《南北桥·人文社会科学学刊》2013年第05期摘要：周跳的探测与修复，特别是小周跳的探测时GPS高精度实时定位的热点问题。

分析两种载波相位观测值的关系，提出一种利用两种载波相邻相位观测值求差的方法探测与修复周跳。

通过实例分析，证明该方法能够有效地探测并修复周跳。

关键词：GPS 周跳模糊度动态定位中图分类号：P5 文献标识码：AGPS整周模糊度解算与周跳探测是高精度CPS动态定位的关键问题。

当GPS接收机捕获卫星信号之后，只要跟踪不中断（失锁），接收机便会自动给出在跟踪期间载波相位整周数的变化。

但是实际工作中由于卫星信号被暂时阻挡或外界干扰因素的影响，经常引起卫星信号跟踪的暂时中断。

这样一来接收机对整周的计数也随之中断。

虽然接收机恢复对卫星的跟踪后所测相位的小数部分不受跟踪中断的影响，但整周计数由于在失锁期间失去整周载波相位变化量，而且使后续的相位观测值均含有相同的整周误差。

这个误差就是周跳。

在GPS定位中，同一观测时段延续的时间越长，产生周跳的可能性就越大。

在经典的静态定位中，处理周跳是数据处理的一个重要问题。

它对成果的精度将产生显著的影响。

因此在观测成果平差之前，必须对其中可能存在的周跳进行探测与修复。

当然如果能够解决快速模糊度解算问题，则周跳的问题就不必研究了。

但是，目前整周模糊度的解算还没有高效快速的方法。

因此，周跳的探测和修复还需研究。

特别是在动态测量中，由于接收机处于动态环境，周跳产生的可能性很大。

如果能够正确探测与修复周跳，则可以避开整周模糊度的结算。

目前对相位观测值周跳的探测和修复，已有多种方法。

但是各种方法都不是很完善，对于小周跳还不能有效地探测和修复。

《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，周跳问题成为了影响其定位精度的重要因素之一。

周跳检测与修复作为GPS数据处理的关键环节，对于提高定位精度和可靠性具有重要意义。

传统的周跳检测与修复方法存在检测效率低、误检率高等问题。

近年来，TurboEdit算法在周跳检测中表现出较好的效果，但仍有待进一步改进。

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定位的准确性和可靠性。

二、TurboEdit算法概述TurboEdit算法是一种基于统计的周跳检测算法，其核心思想是利用双频接收机观测值之间的相关性，通过比较不同历元间的观测值差异来检测周跳。

该算法具有较高的检测效率和较低的误检率，在GPS数据处理中得到了广泛应用。

然而，TurboEdit算法在处理某些特殊情况时仍存在一定局限性，如周跳连续发生、周跳与多路径效应同时存在等情况。

三、改进TurboEdit算法的提出针对TurboEdit算法的局限性，本文提出了一种改进的TurboEdit算法。

该算法在原有基础上增加了多维度数据融合、动态阈值设定和自适应滤波等模块，以提高算法的适应性和检测精度。

具体而言，多维度数据融合模块利用不同类型观测值之间的相关性，提高周跳检测的准确性；动态阈值设定模块根据实际观测数据的特性，动态调整周跳检测的阈值，以适应不同情况下的周跳检测需求；自适应滤波模块则用于消除周跳检测中的噪声和干扰，进一步提高周跳检测的稳定性。

四、改进TurboEdit算法的实现与应用在实现方面，本文首先对GPS原始观测数据进行预处理，包括数据格式转换、异常值剔除等操作。

然后，利用改进的TurboEdit算法对预处理后的数据进行周跳检测。

在检测过程中，通过多维度数据融合、动态阈值设定和自适应滤波等模块，提高周跳检测的准确性和稳定性。

当检测到周跳时，通过一定的修复策略对周跳进行修复，以恢复GPS观测数据的连续性和准确性。

利用多项式拟合方法对周跳进行探测与修复利用多项式拟合方法对周跳进行探测与修复
一前言
全球卫星定位系统（GPS）是一个实时的，全天候，全方位的定位系统。

卫星在空间的运行轨迹是一条平滑的曲线，因而卫星至接收机的距离观测值（即载波相位观测值）的变化也是平缓而有规律的。

周跳将破坏这种规律性，使观测值产生一种系统性的粗差。

周跳的探测及修复从本质上讲就是如何从载波相位观测值的时间序列中寻找可能存在的这种系统性的粗差并加以改正。

二周跳的探测与修复
多项式拟合法可以有效的对周跳进行探测与修复，算法适合于计算机运算，被广泛采用。

多项式拟合法所采用的载波相位观测值，可以是单差观测值和双差观测值也可以是非差相位观测值。

下面以双差观测值为例介绍用多项式拟合的方法探测与修复周跳。

将m个无周跳的双差观测值代入下式： (1)
式中, n为多项式拟合阶数,是时间基准, 是时间变化量, 是时刻对应的拟合载波相位双差观测量。

其中i=1，2，…，m （m>n+1）
第一步：用最小二乘法求得式中多项式系数，，…，，并根据拟合后的残差计算中误差
(2)
第二步：用求得的多项式系数来外推下一个历元的双差载波相位值，并与通过实际观测计算出的双差相位观测值进行比较，当两者之差小于3时，则认为该双差观测值无周跳误差，去掉最早的一个观测值，加入实际观测计算出的双差相位观测值，然后回到1步继续进行多项式拟合外推下一历元。

当外推值与通过实际观测而计算出的值之差>=3时，认为通过实际观测而计算出的双差载波相位值含有周跳误差。

此时应采用外推值的整周数代替有周跳误
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BDS载波相位观测值周跳探测与修复研究BDS载波相位观测值周跳探测与修复研究摘要：随着卫星导航技术的快速发展，BDS（北斗卫星导航系统）在国内外得到了广泛应用。

在卫星导航中，准确的载波相位观测是关键的测量数据，然而，由于各种因素的干扰，观测值周跳误差可能会导致定位结果的不准确。

因此，周跳探测与修复研究成为了卫星导航领域的重要课题。

本文通过对BDS载波相位观测值周跳的探测方法和修复算法进行研究，提出了一种高效且准确的周跳处理方法，为提高载波相位观测的可靠性和定位精度提供了理论支持和实践指导。

一、引言BDS作为我国自主研发的全球卫星导航系统，具有覆盖全球、高精度、高可靠性的特点，在航空航天、交通运输、地质勘探等领域得到了广泛应用。

在卫星导航系统中，载波相位观测作为一种高精度的测量数据，对于提高定位精度和抗干扰性能起着关键作用。

然而，受到电离层延迟、多径效应、天线相位中心偏移等因素的影响，载波相位观测值可能会出现周跳误差，从而导致定位结果的不准确。

二、周跳探测方法为了准确地探测载波相位观测值中的周跳误差，研究人员提出了多种方法。

其中，常用的方法包括差分法、滑动窗口法和快速傅里叶变换法。

差分法通过计算连续两个历元观测值之间的差值来判断是否存在周跳误差。

滑动窗口法利用一定长度的滑动窗口内的历元观测数据进行差分运算，通过比较差分值的变化来判断周跳误差的出现。

快速傅里叶变换法则是基于信号频谱的变化特性，通过计算载波相位观测值的频谱进行周跳探测。

三、周跳修复算法在探测到载波相位观测值中的周跳误差后，需要进行修复处理以恢复准确的观测值。

常用的修复算法包括整周模糊度固定法和基于滤波器的算法。

整周模糊度固定法通过将周跳修复为整数倍的波长来消除观测值中的周跳误差。

基于滤波器的算法则是通过对载波相位观测值进行滤波处理，根据观测值的变化趋势来恢复准确的观测值。

四、实验与结果分析为了验证所提出的周跳探测和修复方法的有效性，我们进行了一系列的实验。

GNSS测量中的周跳检测与恢复处理导语：全球导航卫星系统（GNSS）已经成为现代测量领域的重要工具。

然而，由于各种误差和干扰，GNSS测量中的周跳问题仍然是一个挑战。

本文将探讨周跳的定义、原因，以及常见的周跳检测与恢复处理方法。

一、周跳的定义和原因在GNSS测量中，周跳是指接收机在测量过程中由于信号中断或误差引起的载波相位的不连续变化。

载波相位是估计测量的一个重要参数，而周跳的发生使得载波相位的测量失去了连续性。

周跳的主要原因包括：1. 天线阻挡：由于建筑物、树木等物体的阻挡，导致信号中断，从而产生周跳现象。

2. 天气条件：恶劣的天气条件，如强风、雷暴等，会导致信号的多径传播和衰减，从而引发周跳。

3. 接收机和信号处理器错误：由于硬件或软件故障，接收机和信号处理器可能会产生误差，导致周跳的出现。

二、周跳检测方法为了准确地检测和恢复周跳，许多方法被提出并广泛应用于GNSS测量中。

以下是常见的周跳检测方法：1. 整数模糊度方法（LAMBDA法）：该方法基于载波相位模糊度的整数特性，通过解决一个最小方差整数规划问题来检测和修复周跳。

2. 线性组合方法：该方法基于多颗卫星的信号进行线性组合运算，对载波相位进行平滑处理，以检测和修复周跳。

3. 数学滤波方法：该方法使用数学滤波器对载波相位进行滤波，通过比较滤波后的值与原始值的差异来检测周跳。

4. 相位锁定环（PLL）方法：该方法采用相位锁定环技术对载波相位进行估计和跟踪，通过检测相位突变来检测和修复周跳。

三、周跳恢复处理方法一旦检测到周跳，需要进行相应的恢复处理。

下面是几种常见的周跳恢复处理方法：1. 周跳预测法：该方法基于已知的数据和统计模型，对未来可能发生的周跳进行预测，并进行修复。

2. 周跳排除法：该方法通过对载波相位序列以及卫星时钟偏差的连续监测，识别和排除可能引发周跳的卫星。

3. 频率偏移法：该方法基于载波和码的相位差和频率差，对周跳进行修复。

4. 滤波法：该方法使用滤波器对载波相位进行平滑处理，消除跳变，在保留尽可能多的原始信号信息的同时修复周跳。

简述周跳探测的原理及方法
周跳探测是在全球导航卫星系统（GNSS）信号处理中常用的技术，用于检测和解决由于钟差等原因引起的载波单位（如卫星接收机）与参考站之间的相位不连续性问题。

周跳指的是载波单位的相位测量值突然发生了不连续的跳变。

周跳探测的原理基于以下两个假设：
1. GNSS信号的相位测量值是连续变化的；
2. 卫星接收机的钟差变化是比较缓慢的。

基于这两个假设，周跳探测可以通过比较连续两个时刻的相位测量值来判断是否发生了周跳。

具体的方法如下：
1. 利用GNSS信号的载波相位测量值计算相位差值，即当前时刻的相位测量值减去上一时刻的相位测量值；
2. 利用相位差值和GNSS信号的波长，计算出相位差值对应的距离变化；
3. 根据假设1，如果相位测量值没有发生周跳，则相位差值对应的距离变化应该接近整数倍的波长；
4. 如果相位差值对应的距离变化超过一个波长的阈值，即超过了整数倍的波长，那么就认为发生了周跳。

除了上述的简单差分法，周跳探测还有其他方法，如基于卡尔曼滤波器的方法、基于整数模糊度的方法等。

这些方法在考虑到GNSS 信号的噪声、钟差变化等因素的基础上，能够更准确地探测周跳，
并进行周跳的修复。

周跳的探测与修复*黄德武,熊永良(西南交通大学,四川成都610031)摘要:周跳的探测是G P S高精度实时定位的热点问题。

结合载波相位和精密伪距,利用无几何距离相位观测方程和宽巷模型来探测周跳。

通过算例分析,验证了这种方法的有效性。

关键词:周跳无几何距离宽巷实时定位中图分类号:P207+.1文献标识码:A文章编号:1008-9268(2005)04-0032-041前言G P S相位整周模糊度的解算和周跳的探测与修复是实时定位的关键问题。

接收机捕获卫星信号之后只要跟踪不中断(失锁),接收机便会给出在跟踪期间载波相位整周数的变化。

但在实际工作中,由于环境等多方面的影响,信号有时候很容易被遮挡,这时便引起了跟踪的中断,导致失锁的发生。

尽管接收机在恢复跟踪之后所测的载波相位的小数部分不受失锁的影响,但整周计数由于失去在失锁期间的整周相位观测值,致使重新跟踪后的观测值均含有相同的整周误差,这个误差就是周跳。

目前,周跳的探测方法很多,主要有利用载波相位的多次求差来探测周跳、电离层残差方法、滤波方法等[1,2,3,4]。

但在应用中由于多次求差法只能探测大周跳,电离层残差法没有解决周跳解的多值性问题,滤波方法对静态较好但对动态不够理想等问题,这些都没有得到完全的应用。

本文构建无几何距离相位观测方程和宽巷模型,通过解算方程的方法来探测周跳,方法简单,解算方便。

2无几何距离的相位观测方程和宽巷数学模型2.1无几何距离相位观测模型假设有测站T观测到卫星S j时的载波相位观测值为/j,则测相伪距观测方程可写为: /j(t)λ=ρj(t)+c[δt(t)-δj(t)]-λN j(t0)-Δj I(t)/f2+Δj T(t)(1)其中ρj(t)为接收机于历元t到观测卫星的几何距离,δt(t)、δj(t)分别为接收机和卫星上的钟差,N j(t)为整周模糊度,ΔjI(t)、ΔjT(t)为观测历元t时的电离层、对流层的影响。

GNSS数据处理中的周跳探测与消除方法导语：全球导航卫星系统（GNSS）在现代定位和导航中起着至关重要的作用。

然而，由于信号传播环境的复杂性，接收机可能会遭受到周跳的影响，从而导致测量结果的不准确性。

因此，周跳探测与消除方法至关重要。

本文将介绍GNSS数据处理中常用的周跳探测与消除方法，并探讨其优缺点。

一、周跳的概念与影响周跳是指接收机在定位或测量过程中，由于信号的传播延时变化而导致的伪距观测值突然发生正常整数倍的跳变现象。

周跳问题的存在会导致定位结果的偏差，严重影响GNSS的精度和可靠性。

因此，探索周跳的检测和消除方法是GNSS研究的重要方向之一。

二、周跳探测方法1. 基于观测值的周跳探测方法基于观测值的周跳探测方法通过检测载波相位和伪距观测值之间的差异来判断是否存在周跳。

常用的方法包括最小二乘法拟合、改进的数字滤波方法、基于中值滤波的方法等。

这些方法通常可以通过比较当前时间与历史时间的观测值来进行周跳探测。

2. 基于导航过程的周跳探测方法基于导航过程的周跳探测方法利用GNSS解算过程中的残差分析来检测周跳。

这种方法相对于基于观测值的方法更加全面，能够充分利用GNSS解算过程中的信息。

常用的方法包括基于卡尔曼滤波的方法、基于扩展卡尔曼滤波的方法等。

三、周跳消除方法1. 基于差分定位的周跳消除方法差分定位是一种通过比较参考站和流动站之间的观测值来消除周跳的方法。

差分定位可以将周跳误差消除掉，从而提高定位的精度。

常用的差分定位方法包括静态差分定位和动态差分定位，可以在实际的GNSS测量中应用。

2. 基于滤波的周跳消除方法基于滤波的周跳消除方法利用数字滤波的技术来消除周跳。

常用的滤波方法包括中值滤波、卡尔曼滤波等。

这些方法可以将周跳误差滤除掉，从而得到准确的GNSS观测值。

四、周跳探测与消除方法的优缺点1. 基于观测值的周跳探测方法相对简单快速，但对观测噪声和多路径影响较大，易产生误判。

同时，其只能减小周跳的影响，而无法完全消除。

强电离层影响下GPS精密单点定位的周跳实时探测与修复陆晨曦;谭云华;朱柏承;周乐柱【期刊名称】《电子与信息学报》【年(卷),期】2011(033)001【摘要】An algorithm of real-time detecting and correcting cycle slips for Precise Point Positioning (PPP) is presented. Based on dual-frequency pseudorange and carrier-phase observations, the algorithm can be used for static positioning and dynamic navigation under vigorous ionosphere activity. In order to ensure real-time capability and veracity, data processing and signal processing are combined and a method of reasonableness verification is presented to lower the probability of misjudge. A practical application is also presented to prove the applicability of the algorithm in strong ionospheric influence.%该文提出了一种应用于GPS精密单点定位的周跳实时探测与修复的方法.该方法基于双频P码,可在受到强电离层影响的情况下应用于静态定位与动态导航.为了保证周跳探测与修复的实时性与准确性,采用信号处理与数据处理相结合的方式并通过合理性检验降低误判概率.通过实际数据的处理验证了该方法在强电离层影响情况下的有效性.【总页数】4页(P73-76)【作者】陆晨曦;谭云华;朱柏承;周乐柱【作者单位】北京大学信息科学技术学院,北京,100871;北京大学信息科学技术学院,北京,100871;北京大学信息科学技术学院,北京,100871;北京大学信息科学技术学院,北京,100871【正文语种】中文【中图分类】TN961【相关文献】1.GPS精密单点定位周跳的探测与修复方法 [J], 吕建勋;何威;2.GPS精密单点定位周跳的探测与修复方法 [J], 吕建勋;何威3.实时精密单点定位中周跳探测的方法研究 [J], 梁寅4.精密单点定位中双频GPS数据的周跳探测与修复 [J], 李凯锋;韩建国;欧阳永忠;刘传勇;张志浩5.基于小波变换的GPS精密单点定位中的周跳探测 [J], 黄兵杰;柳林涛;高光星;周剑因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高次差法探测周跳的原理高次差法是一种经典的探测GPS周跳的方法，其原理基于GPS信号的相位连续性。

在GPS信号传播过程中，受到大气等影响会引起信号的相位变化，这会导致测距误差增加。

为了消除这种误差，通常会使用载波相位观测值来计算伪距观测值，并在伪距差分定位中使用。

当接收机与卫星信号短暂失去联系，重新建立连接后，由于相位变化较大，会出现周跳现象，这个时候，载波相位观测值会出现跳变，从而产生误差。

高次差法的主要思想是利用两个观测值之间的高次差（即二阶差分、三阶差分等）来检测周跳。

传统的差分GPS中使用的是一阶差分，即两个连续的观测值之间的差值。

高次差方法的优势在于可以更快速地检测出周跳，特别是对于长周期的周跳（如载波相位连续性维持多个圈数时）。

具体地，假设t1和t2是两个观测时刻，C1和C2是相应的载波相位观测值。

那么，根据相位可知：C1 = K1 + φ1(t1) + I1(t1) + λ1N1(t1)C2 = K2 + φ2(t2) + I2(t2) + λ2N2(t2)K是常数，φ是载波相位，I是电离层延迟，λ是波长，N是整周模糊度。

对这两个观测值做二阶差分：LC = C1 - 2C2 + C3即LC = K1 + φ1(t1) + I1(t1) + λ1N1(t1) - 2K2 - 2φ2(t2) - 2I2(t2) - 2λ2N2(t2) + K3 + φ3(t3) + I3(t3) + λ3N3(t3)C3表示相邻的第三个观测值，LC表示二阶差分值。

由于当相位连续性维持一个圈数时，二阶差分值将减少2πλ，也就是一个波长的大小。

我们可以通过比较二阶差分值与一个整数n的关系，来判断是否发生了周跳。

如果二阶差分值小于n个波长，则表示没有发生周跳；如果二阶差分值大于n个波长，则表示发生了周跳，并需要进行修正。

修正的方法是将整周模糊度加上或减去一个整数k。

高次差法的优势在于减少了周跳检测的时间，能够更快速地进行快速差分定位，特别是对于动态环境下的实时定位更为适用。

GNSS数据处理中的周跳探测与消除方法导言GNSS（全球导航卫星系统）已经成为现代导航和定位的关键技术之一。

然而，在GNSS数据处理的过程中，由于各种因素的干扰，如天气、地形、信号遮挡等，会导致所收集的数据中出现周跳问题。

本文将介绍GNSS数据处理中的周跳探测与消除方法，以解决该问题。

一、周跳的定义及影响周跳是指接收机某个卫星信号的载波相位突然发生突变的现象。

这种突变导致了定位和导航精度的下降，因为它会导致距离和速度计算的错误。

因此，准确地探测和消除周跳对于GNSS数据处理至关重要。

二、周跳探测方法1. \textbf{基于LAMBDA法}LAMBDA法是一种常用的周跳探测方法，它通过比较预测载波相位和实测载波相位之间的残差来判断是否发生周跳。

当残差超过一定阈值时，即可判定为周跳。

2. \textbf{基于差分技术}差分技术是GNSS数据处理中常用的一种周跳探测方法。

差分技术通过比较两个相邻接收机的载波相位差来判断是否发生周跳。

如果差值超过一定阈值，则可以判定为周跳。

三、周跳消除方法1. \textbf{基于整周项恢复法}整周项恢复法是一种常见的周跳消除方法。

该方法通过检测周跳位置，并将其修复为合理的整周数。

这种方法可以有效地消除周跳，并提高GNSS数据处理的准确性。

2. \textbf{基于滤波技术}滤波技术也是一种常用的周跳消除方法。

它利用滤波器对载波相位进行平滑处理，通过滤除异常值来消除周跳。

这种方法可以提高定位和导航的精度，但可能会引入一定的延迟。

四、周跳探测与消除方法的评估为评估不同的周跳探测与消除方法的性能，常采用周跳检测率、误报率和消除效果等指标。

在实际应用中，需要根据具体需求选择适合的方法，并进行实验验证，以确保数据处理的准确性和可靠性。

五、总结与展望周跳是GNSS数据处理中的一个重要问题，影响着定位和导航的准确性。

本文介绍了常用的周跳探测与消除方法，包括LAMBDA法、差分技术、整周项恢复法和滤波技术等。