[发明专利]一种GPS载波相位周跳探测与修复的方法

权利要求书

1.一种GPS载波相位周跳探测与修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、利用Matlab读取Rinex型的GPS观测文件，得到一天内观测到的卫星号、GPS伪距观测值和相位观测值；

第二步、选择观测到的某一颗卫星，然后选择观测历元的观测值，保留相位观测值和伪距观测值；

第三步、采用MW组合法(Melboutne-Wubbena)构造初始检测量，GPS信号是调制在频带为L₁，L₂上的，设第i历元的伪距观测值为P₁，P₂，相位观测值为宽巷模糊度为那么：

其中，λ₁＝19.06cm，λ₂＝24.45cm，为L₁，L₂的波长，f₁＝1575.42MHz，f₂＝1227.60MHz，为L₁，L₂的频率，为宽巷波长，c为光速，

在历元间对MW组合量做差，即可得到：

第四步、构造出的MW组合差分量是一个一维序列，利用Matlab小波分解函数对此MW组合差分量进行四层小波分解，得到各层的细节分量，所述细节分量是与MW组合差分量长度相同的一维序列；

第五步、利用各层细节分量构造Hankel矩阵，对所述矩阵进行奇异值分解，得到它们的奇异值矩阵，对奇异值进行差分谱和能量比分析，选择合适的奇异值进行降秩重构，滤除分量中的噪声，即可判断出发生周跳的历元；

第六步、利用未发生周跳的多个历元，进行自适应指数平滑方法预测出未来部分历元的值，将已修复的历元加入历史历元中，参与预测，修复下一个发生整周跳变的历元。

2.如权利要求1所述的GPS载波相位周跳探测与修复的方法，其特征在于，第六步中，自适应指数平滑法通过对预测目标历史统计序列进行逐层的平滑计算，找出预测目标的基本变化趋势并以此预测，

MW组合差分量用式：计算，设选择持续观测历元数为t，组合差分量值用v₁，v₂，v₃，...，v_t表示，则一次指数平滑公式为：

式中：V_t⁽¹⁾为第t周期的一次指数平滑值，α为平滑系数，0＜α＜1，

预测模型为

为预测值，

二次指数平滑即为对一次指数平滑的结果做指数平滑，

采用三次指数平滑，即对二次指数平滑的结果做指数平滑，计算公式为：

三次指数平滑法的预测模型为：

其中：

α_t＝3V_t⁽¹⁾-3V_t⁽²⁾+V_t⁽³⁾

使用误差平方和：表征预测精度，

采用0.618优选法确定最终的预测平滑系数α，0＜α＜1，首先选择α的值为0.618，使用三次指数平滑模型进行预测，利用预测出的结果计算误差平方和，第二次选择(1-0.618+0＝0.382)为α的值，同样的方法进行预测，计算误差平方和，若第二次预测的误差平方和小于第一次预测，则去除0.618以上的部分，反之去除0.618以下的部分，对得到的新的区间继续进行0.618优选法选择α的值，直到选择出最优的α。