一种基于拓展岭估计的北斗三频周跳实时处理方法
发布时间：2021-08-25 06:10
构建了两个无几何相位组合以及一个无几何伪距相位组合,并将其组成3个线性无关的周跳探测量,三者均能有效探测出小至一周的周跳。针对该探测组合存在的方程组病态的问题,提出了一种基于拓展岭估计的北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system,BDS）三频周跳实时修复方法。该方法首先采用统计-验证-优化的方式确定出岭参数搜索域R,然后以残差平方和最小为原则在R中搜索岭参数k值,最后对岭估计实数解求整得到整数周跳,并将历元修复后的两组残差平方和设为周跳修复可靠性检验指标。利用BDS三频实测数据对该算法进行验证,实验结果表明,该算法能够实现对全部北斗二号系统（BDS-2）和北斗三号系统（BDS-3）卫星三频周跳的实时探测与修复,具有较高的处理效率、适用性以及可靠性。
【文章来源】：武汉大学学报(信息科学版). 2020,45(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
C32 v1、v2值
设置周跳修复准确性检验指标v1和v2，当周跳修复完成后，若某历元v1或v2出现异常值，则认为该历元周跳修复失败，需要扩大岭参数k的搜索区域R，进一步搜索直到该异常值消失，该指标可有效确保周跳修复的可靠性。本文算法具体实现流程如图1所示（算法中异常值历元指的是该历元v1或v2值相较于其他历元大得多或该历元自身明显异常，形成显著孤值）。3 周跳实验与结果分析
实验选取2017‐02‐14 CUT0站使用TRIM‐BLE NETR9接收机观测的北斗二号系统（BDS‐2)C01卫星30 s采样间隔的静态观测数据，共2 800个历元，所选弧段卫星高度角均大于10°，该卫星数据未参与岭参数k值搜索区域R的确定。单历元模拟周跳实验在3个频段的第500、1 000、1 500、2 000历元处分别加入[4 0 1]、[1 2 1]、[0 1 2]、[1 10 15]组合周跳，其中[4 0 1]是伪距相位组合的不敏感周跳组合，而[0 1 2]是[1-2 1]无几何相位组合探测量较小的周跳组合，[1 2 1]为一般小周跳，[1 10 15]为一般大周跳，单历元模拟周跳探测以及修复情况分别如表3、图2所示。由图2可知，本文所选的无几何相位组合的探测量在未发生周跳时基本稳定在0.02周以内，具有很小的观测噪声水平，伪距相位组合的探测量也稳定在0.2周左右，三者组合使用具有很高的探测灵敏度。同时，3个周跳探测组合虽然各自存在不敏感周跳组合，但并不相互重叠，理论上任意周跳在3个观测量的结合使用中均可被有效探测。由图2(a）可以看出，[1 3-4]伪距相位组合未能探测出自身的敏感周跳组合[4 0 1]，但该周跳组合均能够被其他两个无几何相位组合有效识别；同样图2(c）中，[1-2 1]无几何相位组合未能有效探测其自身不敏感周跳组合[0 1 2]，但该周跳组合被其余两个组合观测量成功探测，这与前文理论分析保持一致。图2(b）、图2(d）则分别说明了该探测组合对于一般小周跳、一般大周跳的探测能力。在周跳修复方面，由表3可以看出各个历元添加的模拟周跳均被有效修复，算法设置的修复正确性判断指标均处于正常水平，其中，v1值反映出了修复的整数跳值与探测量之间具有非常良好的相符程度，同时，处于10-4量级的v2表明通过算法得到的实数周跳与对其取整得到的整数周跳之间的舍入误差非常小，取整过程具有极高的可靠性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]病态数据处理的岭估计迭代解法[J]. 吴光明,鲁铁定. 大地测量与地球动力学. 2019(02)
[2]北斗三频观测值强电离层条件下的周跳探测与修复[J]. 王坚,扈旋旋,宁一鹏,姚一飞. 中国惯性技术学报. 2017(01)
[3]利用北斗三频非差数据进行周跳实时探测与修复[J]. 谢建涛,隋春玲,郝金明,高姗,崔志伟. 武汉大学学报(信息科学版). 2016(12)
[4]三频GNSS电离层周跳处理[J]. 黄令勇,翟国君,欧阳永忠,徐广袖,李凯锋,黄贤源,范龙. 测绘学报. 2015(07)
[5]伪距相位和无几何相位组合探测与修复多频周跳的比较[J]. 李林阳,吕志平,崔阳,王鸿斌. 大地测量与地球动力学. 2015(03)
[6]BDS triple-frequency carrier-phase linear combination models and their characteristics[J]. ZHANG XiaoHong,HE XiYang. Science China（Earth Sciences）. 2015(06)
[7]GPS三频非差观测值探测与修复周跳[J]. 曹新运,王坚. 武汉大学学报(信息科学版). 2014(04)
[8]GNSS精密单点定位中的实时质量控制[J]. 张小红,郭斐,李盼,左翔. 武汉大学学报(信息科学版). 2012(08)
[9]基于伪距相位组合实时探测与修复GNSS三频非差观测数据周跳[J]. 李金龙,杨元喜,徐君毅,何海波,郭海荣. 测绘学报. 2011(06)
[10]病态加权总体最小二乘平差的岭估计解法[J]. 王乐洋,许才军,鲁铁定. 武汉大学学报(信息科学版). 2010(11)
本文编号：3361561
【文章来源】：武汉大学学报(信息科学版). 2020,45(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
C32 v1、v2值
设置周跳修复准确性检验指标v1和v2，当周跳修复完成后，若某历元v1或v2出现异常值，则认为该历元周跳修复失败，需要扩大岭参数k的搜索区域R，进一步搜索直到该异常值消失，该指标可有效确保周跳修复的可靠性。本文算法具体实现流程如图1所示（算法中异常值历元指的是该历元v1或v2值相较于其他历元大得多或该历元自身明显异常，形成显著孤值）。3 周跳实验与结果分析
实验选取2017‐02‐14 CUT0站使用TRIM‐BLE NETR9接收机观测的北斗二号系统（BDS‐2)C01卫星30 s采样间隔的静态观测数据，共2 800个历元，所选弧段卫星高度角均大于10°，该卫星数据未参与岭参数k值搜索区域R的确定。单历元模拟周跳实验在3个频段的第500、1 000、1 500、2 000历元处分别加入[4 0 1]、[1 2 1]、[0 1 2]、[1 10 15]组合周跳，其中[4 0 1]是伪距相位组合的不敏感周跳组合，而[0 1 2]是[1-2 1]无几何相位组合探测量较小的周跳组合，[1 2 1]为一般小周跳，[1 10 15]为一般大周跳，单历元模拟周跳探测以及修复情况分别如表3、图2所示。由图2可知，本文所选的无几何相位组合的探测量在未发生周跳时基本稳定在0.02周以内，具有很小的观测噪声水平，伪距相位组合的探测量也稳定在0.2周左右，三者组合使用具有很高的探测灵敏度。同时，3个周跳探测组合虽然各自存在不敏感周跳组合，但并不相互重叠，理论上任意周跳在3个观测量的结合使用中均可被有效探测。由图2(a）可以看出，[1 3-4]伪距相位组合未能探测出自身的敏感周跳组合[4 0 1]，但该周跳组合均能够被其他两个无几何相位组合有效识别；同样图2(c）中，[1-2 1]无几何相位组合未能有效探测其自身不敏感周跳组合[0 1 2]，但该周跳组合被其余两个组合观测量成功探测，这与前文理论分析保持一致。图2(b）、图2(d）则分别说明了该探测组合对于一般小周跳、一般大周跳的探测能力。在周跳修复方面，由表3可以看出各个历元添加的模拟周跳均被有效修复，算法设置的修复正确性判断指标均处于正常水平，其中，v1值反映出了修复的整数跳值与探测量之间具有非常良好的相符程度，同时，处于10-4量级的v2表明通过算法得到的实数周跳与对其取整得到的整数周跳之间的舍入误差非常小，取整过程具有极高的可靠性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]病态数据处理的岭估计迭代解法[J]. 吴光明,鲁铁定. 大地测量与地球动力学. 2019(02)
[2]北斗三频观测值强电离层条件下的周跳探测与修复[J]. 王坚,扈旋旋,宁一鹏,姚一飞. 中国惯性技术学报. 2017(01)
[3]利用北斗三频非差数据进行周跳实时探测与修复[J]. 谢建涛,隋春玲,郝金明,高姗,崔志伟. 武汉大学学报(信息科学版). 2016(12)
[4]三频GNSS电离层周跳处理[J]. 黄令勇,翟国君,欧阳永忠,徐广袖,李凯锋,黄贤源,范龙. 测绘学报. 2015(07)
[5]伪距相位和无几何相位组合探测与修复多频周跳的比较[J]. 李林阳,吕志平,崔阳,王鸿斌. 大地测量与地球动力学. 2015(03)
[6]BDS triple-frequency carrier-phase linear combination models and their characteristics[J]. ZHANG XiaoHong,HE XiYang. Science China（Earth Sciences）. 2015(06)
[7]GPS三频非差观测值探测与修复周跳[J]. 曹新运,王坚. 武汉大学学报(信息科学版). 2014(04)
[8]GNSS精密单点定位中的实时质量控制[J]. 张小红,郭斐,李盼,左翔. 武汉大学学报(信息科学版). 2012(08)
[9]基于伪距相位组合实时探测与修复GNSS三频非差观测数据周跳[J]. 李金龙,杨元喜,徐君毅,何海波,郭海荣. 测绘学报. 2011(06)
[10]病态加权总体最小二乘平差的岭估计解法[J]. 王乐洋,许才军,鲁铁定. 武汉大学学报(信息科学版). 2010(11)
本文编号：3361561
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