本技术方案涉及卫星导航信号处理,特别是一种结合卡尔曼滤波和小波变换的周跳探测方法。该方法首先利用单频GNSS接收机捕获全球导航卫星系统的载波相位观测数据,进而通过改进的算法进行周跳探测,以提高卫星信号处理的准确性和可靠性。
背景技术
在高精度卫星导航系统数据处理中,地面接收机需要获取卫星的载波相位,载波相位是进行参数估计的主要观测量,但是在载波相位测量中,常常因为部分区域被高层建筑或高大树木等障碍物遮挡,导致卫星导航系统的信号中出现粗差和周跳,造成观测数据质量变差,将给后续整周模糊度的求解带来困难,同时也影响了卫星定位的精度和可靠性。
随着载波相位高精度定位技术的快速发展,近年来提出了很多周跳探测算法。在单频载波相位周跳探测中应用较为普遍的是多普勒积分法、多项式拟合法、高次差法、卡尔曼滤波法和小波变换法等。多普勒积分法的探测效果受到多普勒观测值误差和载波相位观测值影响;多项式拟合法需要保证拟合窗口内没有发生周跳,才能准确探测周跳,周跳探测能力受采样率和载波相位观测值的观测误差限制,对小周跳的探测很不敏感;高次差法简单易用,但是使用该方法时必须考虑钟跳和历元间隔带来的误差,在放大周跳的同时会放大噪声,仅适用于大周跳检测;卡尔曼滤波法需要适当的设置先验观测噪声及过程噪声的精度,才能保证滤波效果,仅适用于高采样率数据,存在一定的缺陷;小波变换法能够准确探测出周跳发生的位置,在频繁发生周跳时,小波变换法仍然能够探测出周跳,但是小波变换法,只能探测到周跳发生的位置,不能直接计算出周跳的大小。在双频载波相位周跳探测中也提出了很多解决方案,如电离层残差法、MW组合法、TurboEdit法和自适应粒子滤波法等。电离层残差法受多路径效应和电离层变换速率影响较大,能够探测小周跳,但是该方法存在多值性并且在L1、L2的载波相位观测值同时发生周跳时,难以探测周跳;MW组合法受伪距噪声影响,存在1~2小周跳探测不准和周跳探测失败后阈值扩散的问题;TurboEdit法适用于任意长度的基线,并适合应用于精密单点定位模式下周跳探测与修复,但易受到原始数据的干扰,无法探测6周内的周跳;自适应粒子滤波法初始化方便、收敛速度快,但易受到采样率影响。
实现思路