[发明专利]一种低成本GNSS终端数据异常处理的方法

说明书

本发明涉及一种低成本GNSS终端数据异常处理的方法，该方法既可以有效处理低成本GNSS终端的数据周跳，又在异常值处理过程中最大程度上提高了数据可用率，提升了低成本终端在精密定位中的精度和可靠性。首先，利用历史窗口内的观测数据对当前历元采用一种增强的基于几何方法进行周跳探测，然后在粗差处理的过程中同时顾及卫星的几何分布和残差的相关性。采用一种增强的基于几何的周跳探测方法，对数据采样率敏感性低，不受载体运动状态的影响，稳定性强；在粗差探测时顾及卫星的几何分布和残差的相关性，提高了数据可用率且有效避免对异常值的误判，算法适应性更好、更适合实际数据中的异常处理。

技术领域

本发明涉及卫星导航定位GNSS数据处理领域，尤其涉及一种用于卫星定位导航等应用中低成本终端的卫星系统数据异常处理的方法。

背景技术

全球卫星导航系统(GNSS)提供的实时相对或绝对的定位服务已经应用到智能交通、智慧城市、国土普查、导航定位、国防建设和国家重大基础设施建设等各个领域。其中，在导航定位领域，RTK定位技术以高精度、高质量和高实时的服务优势被各个领域广泛采用。然而，RTK的高精度应用主要得益于载波相位观测值的使用，因此，可靠的利用载波相位观测值是高精度RTK导航定位的关键。在GNSS的使用过程中，由于卫星信号被遮挡，恶劣的大气条件以及城市环境中较强的多路径效应，导致GNSS低成本接收设备整周计数器无法正确计数而使相位观测值发生整周跳变，同时，由于观测环境的复杂性，观测值会受粗差的影响。因此当利用载波相位观测值进行精密导航定位解算时，有必要对GNSS观测值尤其是相位观测值在周跳和粗差的处理方面进行严格的质量控制，以达到高精度和高可靠性的定位服务。

低成本GNSS终端用户终端较专业级设备有以下几方面的劣势。首先，较精密测量型GNSS设备相比接收的卫星信号的信噪比较低，多路径效应严重，观测值中易包含粗差的影响。其次是低成本终端的周跳探测技术较专业设备更具有挑战性。低成本GNSS终端设备一般仅接收单频或双频信号，且数据中断率较高，有时无法采用双频组合探测周跳的算法。这些劣势均为低成本GNSS用户终端的高精度定位带来了难处。

传统的周跳探测与修复方法主要包括三差法，多项式拟合法，MW组合法、TurboEdit方法等。然而，当观测对象不存在双频观测值时，后两种方法将无法进行周跳探测，但前两种方法仍然实用，因此前两种方法的普适性更广。三差法的原理是利用站间星间历元间的三差观测值的残差进行周跳探测。多项式拟合法基于每颗卫星在时间窗口内的拟合残差进行周跳的探测。上述两种方法中，前者利用了卫星之间的相关性，但待估参数较多，包含基线解和周跳，导致模型强度较低，后者方法中每次仅对单颗卫星进行周跳探测，模型强度较高，但忽略了卫星之间的相关性。为解决上述两种算法的不足，本发明充分利用了上述两种方法的优点，提出了一种增强的基于几何的周跳探测方法，该方法既顾及了卫星之间的相关性，又增强了模型强度，使周跳探测结果更可靠。

传统的粗差探测与处理的方法主要包括贝叶斯估计，DIA，方差分量估计，接收机自主完整性监控等。其中DIA和IGG模型的思想都是根据观测值残差进行假设检验，然后调整观测值的权重矩阵，从而减少误差较大的观测值对定位解的影响。方差分量估计的理论也已用于GNSS定位中的质量控制算法，该方法通过调整所有观测值的等效权重，降低了观测误差对定位解的影响。但是上述的方法中都没有顾及残差之间的相关性和伪距观测值对GNSS定位的影响。

发明内容

针对背景技术问题，本发明提出一种增强的基于几何的方法进行周跳探测，然后在粗差处理的过程中同时考虑卫星的几何分布和残差的相关性，克服了现有方法的局限性，使算法具有更高的准确性、稳定性及可用性。

本发明一种低成本GNSS终端数据异常处理的方法，使用该方法能够提高卫星定位导航领域中低成本GNSS终端在精密定位中的精度和可靠性。为了达到上述目的，本发明提供了一种低成本GNSS终端数据异常处理的方法，包括：