多路徑效應的實時檢測方法及模塊與流程

本發明涉及衛星導航技術領域，具體地，涉及一種多路徑效應的實時檢測方法及模塊。

背景技術：

gnss用戶接收機在接收導航衛星信號時，可能錯誤的接收到非直射衛星信號，如反射信號和折射信號燈，進而導致多路徑效應，這種情況在衛星高度角較低和天線附近有較強反射面(如水面)時很容易發生。偽距觀測量的多路徑誤差最大可達到0.5個ca碼碼片(約150m)，通常呈現出周期為數分鐘的正弦狀態，嚴重影響高精度定位性能。偽距多路徑效應受觀測環境影響很大，很難用有效的誤差模型進行修正。現有的方法是進行窗口化滑動分析，通過計算mp1和mp2的平均值來檢測偽距多路徑效應，具體計算流程如圖1所示，這種方法僅適用于測繪等后處理應用領域。迄今為止，實時高精度定位(如rtk、ppp、變形監測等領域)還沒有有效的檢測方法。因此需要改進。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種可以實時檢測偽距多路徑效應的多路徑效應的實時檢測方法。

本發明的另一個目的在于提出一種可以實時檢測偽距多路徑效應的多路徑效應的檢測模塊。

根據本發明實施例的多路徑效應的實時檢測方法，包括如下步驟：

s1：獲取接收機輸出的l1和l2的偽距和載波相位；

s2：計算偽距無電離層組合pc，計算載波相位無電離層組合lc；

s3：計算l1和l2的載波相位差值dl，其中，dl＝l1－l2；

s4：計算dl的歷元間差值dl(t2-t1)；

s5：判斷dl(t2-t1)是否超限；

s6：若dl(t2-t1)超限，重新初始化，計算pc和lc的差值，得到mpcr，并跳轉至步驟s8；

s7：若dl(t2-t1)沒有超限，計算pc和lc的差值，得到mpcr；

s8：對mpcr進行零階多項式擬合(y＝b)；

s9：判斷擬合相關系數是否低于限定值；

s10：若相關系數不低于限定值，判斷數據采集是否結束；

s11：若數據采集沒有結束，跳轉至步驟s1。

根據本發明實施例的多路徑效應的實時檢測方法，通過采用雙頻無電離層組的方法形成mpcr檢測量，并對其進行周跳探測，可以確保mpcr在不存在偽距多路徑誤差時近似服從零階多項式分布，因此，通過檢驗mpcr的時間序列分布即可判斷是否存在偽距多路徑效應。相比于現有的后處理mp1和mp2方法，本發明不需要進行窗口數據處理，可以實時的檢測偽距多路徑效應。

根據本發明的一個實施例，

根據本發明的一個實施例，

根據本發明的一個實施例，

根據本發明的一個實施例，

根據本發明另一個實施例的多路徑效應的實時檢測模塊，包括：電離層延遲消除模塊，所述電離層延遲消除模塊用以獲取接收機輸出的l1和l2的偽距和載波相位，并計算偽距無電離層組合pc，計算載波相位無電離層組合lc；周跳探測模塊，所述周跳探測模塊與電離層延遲消除模塊連接，所述周跳探測模塊用以計算l1和l2的載波相位差值dl，計算dl的歷元間差值dl(t2-t1)，并判斷dl(t2-t1)是否超限；以及多路徑檢測模塊，所述多路徑檢測模塊與所述周跳探測模塊連接，所述多路徑檢測模塊用以計算pc和lc的差值，得到mpcr，再對mpcr進行零階多項式擬合(y＝b)，并判斷擬合相關系數是否低于限定值。

根據本發明的一個實施例，

根據本發明的一個實施例，

根據本發明的一個實施例，

根據本發明的一個實施例，

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是現有技術中的多路徑誤差的檢測流程圖；

圖2是根據本發明實施例的多路徑效應的實時檢測方法的流程圖；

圖3是根據本發明實施例的多路徑效應的實時檢測模塊的模塊圖；

圖4是根據本發明實施例的多路徑效應的實時檢測模塊的運行示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

下面結合附圖具體描述根據本發明實施例的多路徑效應的實時檢測方法。

如圖2至圖4所示，根據本發明實施例的多路徑效應的實時檢測方法，包括以下步驟：

s1：獲取接收機輸出的l1和l2的偽距和載波相位；

s2：計算偽距無電離層組合pc，計算載波相位無電離層組合lc，其中，

s3：計算l1和l2的載波相位差值dl，其中，dl＝l1－l2，

s4：計算dl的歷元間差值dl(t2-t1)，其中，

s5：判斷dl(t2-t1)是否超限；

s6：若dl(t2-t1)超限，重新初始化，計算pc和lc的差值，得到mpcr，并跳轉至步驟s8；

s7：若dl(t2-t1)沒有超限，計算pc和lc的差值，得到mpcr，其中，

s8：對mpcr進行零階多項式擬合(y＝b)；

s9：判斷擬合相關系數是否低于限定值；

s10：若相關系數不低于限定值，判斷數據采集是否結束；

s11：若數據采集沒有結束，跳轉至步驟s1。

其中步驟s2為偽距和載波相位無電離層組合，用來消除觀測量中電離層延遲的影響。在載波相位觀測值lc中，整周模糊度nc是不隨時間變化的常實數，但周跳可能導致nc發生跳變，因此在使用lc之前需要進行周跳的探測與處理。步驟s3、s4和s5為相關的周跳檢測模塊。其算法原理為：

考慮電離層延遲的頻率一階項影響，設l1的電離層延遲為i1(單位m)，計算l1和l2的載波相位差值dl

其中，εdl是觀測噪聲。對dl在歷元間作差，有

電離層延遲的變化一般比較穩定，當dl(t2-t1)超過一定范圍時，認為(λ1·dn1-λ2·dn2)發生了跳變，即產生了周跳，此時需要重新初始化多路徑檢測模塊。

步驟s6中的重新初始化是新的歷元為擬合起算歷元。

步驟s7、s8和s9為偽距的實時多路徑檢測模塊，算法原理為：

載波相位的多路徑誤差和觀測噪聲相對于偽距的要小很多，在計算偽距多路徑效應時可以忽略不計。假設偽距觀測噪聲的標準差為σρ1、σρ2，計算第f步的多路徑檢驗量mpcr，

式中，εmpcr表示觀測噪聲，標準差計算方法為

通常偽距觀測噪聲為熱噪聲，當周跳成功探測時，nc為常實數，mpcr的時間序列可以反映mpρ1、mpρ2的分布。

當偽距多路徑效應不存在時，mpcr近似服從“y＝-nc”的零階多項式分布，對mpcr的時間序列進行多項式擬合并判別其相關系數，可以檢測是否存在偽距多路徑效應。

本發明實施例的多路徑效應的實時檢測方法，在檢測偽距多路徑效應時，通過無電離層組合消除了偽距和載波相位中電離層延遲的影響，通過雙頻載波相位的電離層殘差變化率來探測周跳，確保在沒有多路徑效應時mpcr近似服從零階多項式分布，檢驗mpcr的時間序列分布即可判斷是否存在偽距多路徑效應。

根據本發明實施例的多路徑效應的實時檢測方法，利用雙頻偽距和載波相位原始觀測量生成偽距多路徑效應檢驗量，探測載波相位的周跳，并結合偽距多路徑誤差的變化特點，設計針對檢驗量時間序列的判別標準，可以實時檢測高精度定位中的偽距多路徑誤差。

由此，根據本發明實施例的多路徑效應的實時檢測方法，通過采用雙頻無電離層組的方法形成mpcr檢測量，并對其進行周跳探測，可以確保mpcr在不存在偽距多路徑誤差時近似服從零階多項式分布，因此，通過檢驗mpcr的時間序列分布即可判斷是否存在偽距多路徑效應。相比于現有的后處理mp1和mp2方法，本發明不需要進行窗口數據處理，可以實時的檢測偽距多路徑效應。

如圖3和圖4所示，本發明的另一個實施例的多路徑效應的實時檢測模塊，包括：電離層延遲消除模塊、周跳探測模塊以及多路徑檢測模塊。其中，電離層延遲消除模塊用以獲取接收機輸出的l1和l2的偽距和載波相位，并計算偽距無電離層組合pc，計算載波相位無電離層組合lc，周跳探測模塊與電離層延遲消除模塊連接，周跳探測模塊用以計算l1和l2的載波相位差值dl，計算dl的歷元間差值dl(t2-t1)，并判斷dl(t2-t1)是否超限，多路徑檢測模塊與周跳探測模塊連接，多路徑檢測模塊用以計算pc和lc的差值，得到mpcr，再對mpcr進行零階多項式擬合(y＝b)，并判斷擬合相關系數是否低于限定值。

在本發明的一個具體實施方式中，

在本發明的一個具體實施方式中，

在本發明的一個具體實施方式中，

在本發明的一個具體實施方式中，

根據本發明實施例的多路徑效應的實時檢測模塊，通過采用雙頻無電離層組的方法形成mpcr檢測量，并對其進行周跳探測，可以確保mpcr在不存在偽距多路徑誤差時近似服從零階多項式分布，因此，通過檢驗mpcr的時間序列分布即可判斷是否存在偽距多路徑效應。相比于現有的后處理mp1和mp2方法，本發明不需要進行窗口數據處理，可以實時的檢測偽距多路徑效應。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。