0引言在高精度BD/GPS数据处理中,由于接收机所获得的载波相位是用于估计参数的主要观测量。在
连续观测中由于某种原因(卫星信号被遮挡而无法到达接收机,外界干扰或者是环境恶劣引起接收机失锁)而导致整周计数发生错误,使相位观测值比正常值差数个整数周的跳跃,不足一周的部分仍然工作,该跳跃称为周跳[1]。周跳也是载波相位观测值经常遇到的问题,因而周跳的探测与处理,就成为载波相位测量数据预处理中一项常规的工作。周跳的发生往往存在连续性,产生周跳使得定位精度变低,因此有必要对多历元发生周跳的情况进行研
究与分析。基于观测值变化规律周跳的处理法有[2]:屏幕扫描法,多项式拟合法,高次差法等。1基本原理1.1高次差原理定义:对于一个给定的数列{xn},把它的前后两项xn+1与xn的差xn+1-xn记为Δxn,得到一个新的数列{Δxn},数列Δxn称为原数列{xn}的1次差数列,如果Δ2xn=Δxn+1-Δxn,则数列{Δ2xn}是{xn}的2次差数列,依此类推可得出数列{xn}的r次差数列{Δrxn},其中n,r为正整数。如果某数列的r次差是一非零常数列,文献3则称此数列为r次等差数列,显然r次等差数列是r次差数列的特例。二差次或二差次以上数列统称为高次差数列。高次差是对时间序列进行多次差分,观测的数据被放大,其计算只涉及加减法,计算复杂度低,且具有抗粗差的能力,在数据粗差的剔除应用中,都取得了良好效果。在载波相位RTK高精度定位中,在载波相位观测期间,由于其它物体等的遮挡、电离层电子的剧烈运动、卫星仰角低、存在多路径效应以及接收机本身震荡的不稳定或软件故障等原因,会导致信号失锁,并可能引起整周计数跳变,产生周跳,周跳的探测与处理必须在载波相位模糊度固定前进行,是精密定位相位观测处理的一项重要内容。1985年Remondi在文献4首次提出用差分法进行周跳探测与处理,对相位原始观测序列历元间高次差,如果没有周跳,其高次差表现为偶然误差特性,围绕“0”附近变化的随机序列(不考虑误差影响);文献5提出如果周跳发生,则会破坏这种规律性,在周跳历元高次差发生突变且邻近历元数值上满足一定的比例关系,确定周跳发生的位置和大小,完成探测较大的周跳与处理。文献5提出周跳探测的基本思路:以输出的周数为基础,通过计算不同历元间的周数高次差,组成一个关于时间的特征序列,通过判断特征序列尽可能地消除与时间有关的序列。如果没有发生周跳,特征序列随时间的变化应是平稳的;如果发生周跳这个平滑的序列就发生剧烈的跳变,探测检测量的变化是否符合评定指标,进而确定周跳发生的位置和大小。对于高精度BD/GPS接收机测量载波相位观测值φ等信息,输出频率一般为1Hz,因此以1s为间隔进行采集数据,得到相位观测值序列φn(n为自然数),1次差数列为Δ1φn=φn+1-φn,2次差周数数列为Δ2φn=Δ1φn+1-Δ1φn,r次差周数数列为Δrφn=Δr-1φn+1-Δr-1φn。一般来说若不发生周跳也存在1次差Δ1φn≠0,2次差Δ2φn≠0,近似于0或者围绕0上下波动,一般需要求出3次、4次(甚至更高的)次差。文献6提出在4次差周数运算过程中,若不考虑Φn之间的计算(如不发生周跳),只考虑其周跳周数,那么1个周跳的4次差周数的特征序列如表1所示,其比值分别为1、1:-1、1:-2:1、1:-3:3:-1,特征序列具有偶函数性质。此外由概率可知,周跳次数越多其出现的概率越小,连续4次以上的周跳其概率非常小。表1单个周跳4次差周数特征序列历元单个周跳观测值1次差2次差3次差4次差1Φ2Φ3Φ0 0 0 0
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