[发明专利]一种GPS载波相位周跳探测与修复的方法

说明书

本发明公开一种利用小波奇异值分解和自适应指数平滑进行GPS载波相位周跳探测与修复的方法，利用GPS观测文件，采用小波奇异值分解方法，探测出GPS载波相位传递中，整周跳变的现象以及跳变发生的历元，并采用自适应指数平滑法以修复周跳，保证GPS载波相位时频传递的精度。

技术领域

本发明属于时间频率传递的技术领域，尤其涉及一种利用小波奇异值分解和自适应指数平滑进行GPS载波相位周跳探测与修复的方法。

背景技术

时间频率的研究是基础科学研究中的一个重要分支，时间频率在科研、定位系统、电力系统、军事和国家安全等方面处于举足轻重的地位。世界各国大都建有自己的守时实验室，产生本国的原子时标，并参与国际比对。

中国计量科学研究院承担着向地方实验室发布标准时间与频率，并参与国际原子时比对的任务。因此，与国际原子时比对，以获得稳定度及准确度更高的本地原子时是至关重要的。中国计量科学研究院目前采用的时间比对方法为GPS共视法，但共视法要求两地的实验室在同一时刻需观测到同一颗卫星，且持续较长时间。若两地实验室距离较远，无法观测到同一颗卫星，则需第三个实验室作为中继。GPS载波相位法无需考虑观测卫星的问题，且时频传递精度更高。但GPS载波相位时频传递中有一个重要的问题，即周跳。周跳是指由于GPS接收机失锁，或接收载波由于其他原因被阻断，而产生间断的现象。周跳的发生对GPS载波相位时频传递影响较大。故而周跳探测与修复是非常重要的。本课题研究GPS载波相位周跳探测与修复方法，旨在保证时频传递的精度，并提高本地原子时的稳定度和准确度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种利用小波奇异值分解和自适应指数平滑进行GPS载波相位周跳探测与修复的方法，利用GPS观测文件，采用小波奇异值分解方法，探测出GPS载波相位传递中，整周跳变的现象以及跳变发生的历元，并采用自适应指数平滑法以修复周跳，保证GPS载波相位时频传递的精度。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

一种GPS载波相位周跳探测与修复的方法，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、选择伪距观测值以及相位观测值，由于同一个历元，GPS接收机所接收到的观测值来自多颗卫星，且跟踪同一颗卫星的时间长短也各有不同，为提高时频传递的精度，需尽可能的得到持续历元较长的观测值，首先选择观测到的某一颗卫星，然后选择持观测历元的观测值，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，约为86.2cm，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(wavedec函数)对此MW组合差分量进行小波分解，得到各层的细节分量，以四层小波分解为例，设得到细节分量为D₁，D₂，D₃，D₄，细节分量是与MW组合差分量长度相同的一维序列；