基于偽距相位組合法的三頻周跳探測

摘 要：【目的】載波因具有波長短的優勢而被廣泛應用于衛星高精度定位中，但載波數據在接收過程中易受干擾，易發生周跳，從而對定位精度產生影響。為消除周跳帶來的誤差，就要進行周跳探測，以確定其發生位置。【方法】采用三頻偽距相位組合（0，1，-1）和單頻偽距相位組合對周跳進行探測。【結果】通過對采樣率1 s的數據進行試驗驗證，結果顯示，三頻偽距相位法實現全頻率周跳的高精度實時探測，單頻偽距相位解決了三頻法中存在不敏感組合周跳和無法判斷是哪個頻率發生周跳的問題。【結論】結果表明，該方法可快速準確地判斷出周跳發生位置及大小，是一種良好的周跳探測及修復方法。

關鍵詞：周跳探測；三頻偽距相位組合；不敏感周跳；單頻偽距相位

中圖分類號：P228" " " "文獻標志碼：A" " 文章編號：1003-5168（2023）21-0004-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.21.001

Triple-Frequency Cycle Slip Detection Based on Pseudorange Phase Combination Method

FENG Yaping

（ Laboratory Management Department， Xianyang Normal University， Xianyang 712000， China）

Abstract： [Purposes] Carrier is often used in high-precision satellite positioning due to the advantage of short wavelength. However， the carrier data is susceptible to interference during reception， resulting in the occurrence of cycle slip， which has a significant impact on positioning accuracy. In order to eliminate the errors caused by cycle slip， cycle slip detection is essential to determine the location of its occurrence.[Methods] Triple-frequency pseudorange phase combination （0，1， -1） and single-frequency pseudorange phase combination are used to detect cycle slip. [Findings] Through experimental verification on data with a sampling rate of 1 s， the result shows that the triple-frequency pseudorange phase method achieved high-precision real-time detection of full frequency cycle slips， and the single-frequency pseudorange phase solves problems of insensitive cycle slip combination and inability to determine which frequency is causing cycle slip in the triple-frequency method. [Conclusions] The results indicate that this method can quickly and accurately determine the location and size of cycle slips， and is a good method for cycle slip detection and repair.

Keywords： cycle slip detection; triple-frequency pseudorange phase combination; insensitive cycle slip; single frequency pseudorange phase

0 引言

全球衛星導航系統被廣泛應用于多個領域中，尤其是高精度定位領域的應用發展迅猛。周跳是指在衛星定位過程中，受到各種障礙物遮擋、接收機問題等的影響，導致衛星信號中斷，造成高精度定位載波相位計數出現錯誤的一種現象。周跳的出現會破壞觀測數據的連續性，嚴重影響定位結果的精度和可靠性^［1-2］，必須進行相應的處理。周跳探測成為高精度定位中非常重要的任務。探測周跳的方法有許多^［3-5］，包括高次差法^［6-7］、多項式擬合法^［8-9］、電離層殘差法^［10-11］、碼相組合法^［12-13］、無幾何相位法^［14-15］等。本研究針對單點定位中載波相位定位的關鍵問題周跳進行探測，對周跳探測中的偽距相位組合法進行研究，選取更高精度的三頻（0，1，-1）組合探測三頻周跳，再用單頻偽距相位組合法輔助探測周跳及判斷各個頻率發生的周跳，并驗證了所提方法能可靠地探測3個頻率發生的所有大小周跳。

1 三頻偽距相位組合法

偽距和載波相位觀測基本方程見式（1）、式（2）。

理論上，若不存在周跳，式（14）在零附近波動，是較為理想的周跳探測量。

3 試驗仿真分析

選取IGS站下載的采樣率為1 s的三頻偽距和三頻載波相位觀測數據660歷元，分別在不同頻率載波數據上加入10周內大小不同的周跳，采用三頻偽距相位組合（0，1，-1）進行周跳探測試驗，加入具體周跳情況見表1。

3.1 三頻偽距相位組合探測三頻周跳

采用三頻偽距相位組合對加入周跳前的載波數據進行周跳探測，探測的結果如圖1所示，周跳探測量的最高峰值在0.03周以下，非常有利于小周跳的探測。

從圖1中（b）可以看出，加入周跳后，三頻偽距相位組合探測出了120歷元、182歷元、239歷元、298歷元、359歷元、481歷元、532歷元和588歷元加入的大小周跳，但60歷元和415歷元加入的周跳沒有被探測出來，這是因為這兩個歷元加入的周跳使組合周跳為零。

3.2 單頻偽距相位組合輔助探測三頻周跳

采用單頻偽距相位組合探測周跳，先對加入周跳前的3個頻率載波數據進行探測，探測結果如圖2所示。圖中3個頻率周跳探測量分布均勻，量級始終保持在0.5周內這個數量級上，可以看出，如果發生周跳，能探測出1周以上的周跳。

3個頻率按照表1加入周跳后，用單頻偽距相位組合探測的結果如圖3所示。由圖3可知，在3個頻率加入周跳的歷元發生大小不同的幅值變化，單頻偽距相位組合探測到了3個頻率發生的所有大小周跳，包括三頻的不敏感周跳組合，沒有漏探情況的發生。

4 結語

本研究中將三頻偽距相位組合法應用于采樣率為1 s的載波周跳探測中，可精準確定組合周跳產生的位置及大小，但其存在不敏感周跳組合，且無法確定具體是哪個頻率的信號發生周跳。因此，引入單頻偽距相位組合法來輔助探測周跳，使用該法對3個頻率信號進行探測，結果表明，單頻偽距相位組合在1 s采樣率的載波數據中對所有大小周跳都有很好的探測效果，無漏探情況發生。

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收稿日期：2023-04-04

作者簡介：馮亞萍（1991—），女，碩士，助理實驗師，研究方向：GNSS數據處理和實時定位算法。