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基于三差解检测与修复GPS载波相位周跳新方法* 袁　洪　万卫星　宁百齐　李静年(中国科学院武汉物理与数学研究所，武汉，430071) A NEW CYCLE SLIP DETECTION AND CORRECTION METHOD USING TRIPLE DIFFERENCES SOLUTION Yuan hong, Wan Weixing, Ning Baiqi, Li Jingnian(Wuhan Institute of Physics and Mathematics, the Chinese Academy of Sciences, Wuhan, 430071) Abstract　In On-The-Fly DGPS kinematic positioning, the cycle slip occurred in the period of integer ambiguity initializating must be carefully removed. In this paper, this kind of cycle slip is considered by using triple differences solution, and a new method is developed. A test is carried out and implies that the new method is effective and reliable.Keywords　DGPS positioning, Cycle slip 摘　要　对飞行中(On-The-Fly)初始化载波相位整周模糊度GPS动态差分定位而言，如果在整周模糊度初始化过程中发生载波相位周跳，将严重影响整周模糊度的确定。本文对已有的GPS静态差分定位中通过三差解检测与修复周跳的方法进行了推广，提出了一种适合于解决On-The-Fly整周模糊度初始化过程中周跳问题的新方法。新方法保持了静态情况下原有方法的特点，分析和利用实采数据进行的检验表明，新方法是有效和实用的。关键词　GPS动态差分定位　载波相位周跳分类号　P2281　引言　　在利用GPS载波相位进行的精密差分定位中，要达到1×10-6D或更高的精度必须保证观测数据中无载波相位周跳，因此，正确检测与修复周跳是GPS数据处理中的一个关键问题。目前已有的方法［1］，大多是从观测中获得某种检验量，通过检验量的平滑性来检测和修复周跳。其中常用的有利用卡尔曼滤波对观测序列进行滤波，通过预测误差来检测和修复周跳的方法，对载波相位求差的方法，测码伪距平滑载波相位的方法，双频观测中的电离层残差法等。这些方法虽大都可用于动态的情况，但也都有其各自的弱点。比如，卡尔曼滤波的方法在移动站机动情况下的可靠性会有所降低，测码伪距的方法和电离层残差法则由于伪距精度有限或需要双频观测而限制了它们的应用。　　静态情况下，基于三差解检测和修复周跳是一种有效的方法，然而它不能用于动态的情况。动态情况下，若整周模糊度已成功地固定，周跳可通过双差解加以修复，但这一方法不能用于飞行中初始化整周模糊度期间发生的周跳。近来，在我们开展的GPS实时动态差分定位(RTK)算法的研究中，对传统静态情况下基于三差解的方法进行了推广，提出了一种新方法来解决初始化整周模糊度期间的周跳问题。2　观测方程与算法2.1　基本观测方程　　动态情况下，在历元tk，对原始载波相位双差观测方程进行线性化处理可得［1］ 　　(1) 其中： 　　　　　　　　　　(2) 　　　　　　(3) 　　　　　　(4) 　　　　　　(5) 在式(1～5)中：φp,q1,2为载波相位双差观测值；上下标中的1、2分别表示固定站和移动站，p、q分别表示基准、非基准卫星；(Xs1,Ys1,Zs1)、(Xs2,Ys2,Zs2)为基准站坐标和移动站瞬时粗坐标；(xsp,ysp,zsp)、(xsq,ysq,zsq)为基准、非基准卫星瞬时坐标；ρ为卫星至测站坐标点或粗坐标点的距离；(ΔΧ1,2,ΔY1,2,ΔZ1,2)为基线改正量；为双差后的整周模糊度；λ为GPS信标L1的波长。　　对两个相邻历元tk、tk+1的双差观测方程求差可得三差观测方程 (6) 　　在式(6)中，共有6个待求量，因此，对从式(6)直接构成的观测方程组来说，很可能由于独立的三差观测量相对较少而使方程组不可解，即使可解也很弱，难以直接用于处理周跳问题。因此，有必要对观测方程作出适当的改化，以加强观测方程组的强度，从而能通过对观测方程组进行求解来较明显地暴露原始观测量中的周跳。2.2　三差观测方程的改化　　式(6)中，方程左端为可测量，右端第1项可从已知量计算得出，第2、3、4项含有待求量