基于卡尔曼滤波的实时总电子含量周跳探测与修复
2021-09-13罗逸楠蔡红涛高顺祖
罗逸楠,蔡红涛,高顺祖
(武汉大学电子信息学院,武汉 430072)
全球定位系统(global position system,GPS)作为美国国防部研制,能够适应全天候的无线电导航具有很高的精度[1]、成本费用低、有很好的时效性的特点。而电离层中的总电子含量(total electron content,TEC)的测定对于GPS导航定位会产生一定的影响[2]。除此之外在载波相位测量时,由于整周模糊度和周跳的存在,造成该过程中准确性出现偏差,因此周跳的探测与修复问题在高精度导航定位系统是一个亟待解决的问题[3]。自20世纪80年代以来,已经引发无数中外学者对此问题的关注,并提出了TurboEdit法、高次差法、多项式拟合以及小波变换法等解决方法[4],结果证明这些传统周跳探测修复方法在一定程度上取得了较好的效果但都存在其不足之处。TurboEdit法易受到原始数据的干扰,无法探测6周以内的周跳[4];多项式拟合法对小周跳的探测很不灵敏[5];高次差法无法彻底消除噪声问题[6];小波变换法则不能探测周跳的真实值[7]。近年来,中国学者提出了新的改进方法。孟令东等[8]提出了将小波变换联合伪距相位组合的方法,进一步提高了计算跳变量的数值稳定性;王力等[9]利用历元间差分观测值进行参考站探测周跳避免了伪距噪声的影响;赵松克等[10]利用多项式和多普勒组合的方法改善了探测的误差性;刘国超等[11]将双频载波相位求差法应用其中,有效解决了周跳值解算多解的问题。虽然这些方法都进行了创新和改进,但仍不能完全适应于随时可能发生强扰动的电离层环境中,尤其考虑到周跳现象会对TEC变化产生影响,上述方法仍无法很好解决随机出现小周跳以及造成TEC不再连续变化后的探测与修复问题。……
