摘 要：【目的】載波因具有波長短的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星高精度定位中，但載波數(shù)據(jù)在接收過程中易受干擾，易發(fā)生周跳，從而對(duì)定位精度產(chǎn)生影響。為消除周跳帶來的誤差，就要進(jìn)行周跳探測，以確定其發(fā)生位置?！痉椒ā坎捎萌l偽距相位組合（0，1，-1）和單頻偽距相位組合對(duì)周跳進(jìn)行探測?！窘Y(jié)果】通過對(duì)采樣率1 s的數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果顯示，三頻偽距相位法實(shí)現(xiàn)全頻率周跳的高精度實(shí)時(shí)探測，單頻偽距相位解決了三頻法中存在不敏感組合周跳和無法判斷是哪個(gè)頻率發(fā)生周跳的問題?！窘Y(jié)論】結(jié)果表明，該方法可快速準(zhǔn)確地判斷出周跳發(fā)生位置及大小，是一種良好的周跳探測及修復(fù)方法。

關(guān)鍵詞：周跳探測；三頻偽距相位組合；不敏感周跳；單頻偽距相位

中圖分類號(hào)：P228" " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1003-5168（2023）21-0004-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.21.001

Triple-Frequency Cycle Slip Detection Based on Pseudorange Phase Combination Method

FENG Yaping

（ Laboratory Management Department， Xianyang Normal University， Xianyang 712000， China）

Abstract： [Purposes] Carrier is often used in high-precision satellite positioning due to the advantage of short wavelength. However， the carrier data is susceptible to interference during reception， resulting in the occurrence of cycle slip， which has a significant impact on positioning accuracy. In order to eliminate the errors caused by cycle slip， cycle slip detection is essential to determine the location of its occurrence.[Methods] Triple-frequency pseudorange phase combination （0，1， -1） and single-frequency pseudorange phase combination are used to detect cycle slip. [Findings] Through experimental verification on data with a sampling rate of 1 s， the result shows that the triple-frequency pseudorange phase method achieved high-precision real-time detection of full frequency cycle slips， and the single-frequency pseudorange phase solves problems of insensitive cycle slip combination and inability to determine which frequency is causing cycle slip in the triple-frequency method. [Conclusions] The results indicate that this method can quickly and accurately determine the location and size of cycle slips， and is a good method for cycle slip detection and repair.

Keywords： cycle slip detection; triple-frequency pseudorange phase combination; insensitive cycle slip; single frequency pseudorange phase

0 引言

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域中，尤其是高精度定位領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展迅猛。周跳是指在衛(wèi)星定位過程中，受到各種障礙物遮擋、接收機(jī)問題等的影響，導(dǎo)致衛(wèi)星信號(hào)中斷，造成高精度定位載波相位計(jì)數(shù)出現(xiàn)錯(cuò)誤的一種現(xiàn)象。周跳的出現(xiàn)會(huì)破壞觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)性，嚴(yán)重影響定位結(jié)果的精度和可靠性^［1-2］，必須進(jìn)行相應(yīng)的處理。周跳探測成為高精度定位中非常重要的任務(wù)。探測周跳的方法有許多^［3-5］，包括高次差法^［6-7］、多項(xiàng)式擬合法^［8-9］、電離層殘差法^［10-11］、碼相組合法^［12-13］、無幾何相位法^［14-15］等。本研究針對(duì)單點(diǎn)定位中載波相位定位的關(guān)鍵問題周跳進(jìn)行探測，對(duì)周跳探測中的偽距相位組合法進(jìn)行研究，選取更高精度的三頻（0，1，-1）組合探測三頻周跳，再用單頻偽距相位組合法輔助探測周跳及判斷各個(gè)頻率發(fā)生的周跳，并驗(yàn)證了所提方法能可靠地探測3個(gè)頻率發(fā)生的所有大小周跳。

1 三頻偽距相位組合法

偽距和載波相位觀測基本方程見式（1）、式（2）。

理論上，若不存在周跳，式（14）在零附近波動(dòng)，是較為理想的周跳探測量。

3 試驗(yàn)仿真分析

選取IGS站下載的采樣率為1 s的三頻偽距和三頻載波相位觀測數(shù)據(jù)660歷元，分別在不同頻率載波數(shù)據(jù)上加入10周內(nèi)大小不同的周跳，采用三頻偽距相位組合（0，1，-1）進(jìn)行周跳探測試驗(yàn)，加入具體周跳情況見表1。

3.1 三頻偽距相位組合探測三頻周跳

采用三頻偽距相位組合對(duì)加入周跳前的載波數(shù)據(jù)進(jìn)行周跳探測，探測的結(jié)果如圖1所示，周跳探測量的最高峰值在0.03周以下，非常有利于小周跳的探測。

從圖1中（b）可以看出，加入周跳后，三頻偽距相位組合探測出了120歷元、182歷元、239歷元、298歷元、359歷元、481歷元、532歷元和588歷元加入的大小周跳，但60歷元和415歷元加入的周跳沒有被探測出來，這是因?yàn)檫@兩個(gè)歷元加入的周跳使組合周跳為零。

3.2 單頻偽距相位組合輔助探測三頻周跳

采用單頻偽距相位組合探測周跳，先對(duì)加入周跳前的3個(gè)頻率載波數(shù)據(jù)進(jìn)行探測，探測結(jié)果如圖2所示。圖中3個(gè)頻率周跳探測量分布均勻，量級(jí)始終保持在0.5周內(nèi)這個(gè)數(shù)量級(jí)上，可以看出，如果發(fā)生周跳，能探測出1周以上的周跳。

3個(gè)頻率按照表1加入周跳后，用單頻偽距相位組合探測的結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，在3個(gè)頻率加入周跳的歷元發(fā)生大小不同的幅值變化，單頻偽距相位組合探測到了3個(gè)頻率發(fā)生的所有大小周跳，包括三頻的不敏感周跳組合，沒有漏探情況的發(fā)生。

4 結(jié)語

本研究中將三頻偽距相位組合法應(yīng)用于采樣率為1 s的載波周跳探測中，可精準(zhǔn)確定組合周跳產(chǎn)生的位置及大小，但其存在不敏感周跳組合，且無法確定具體是哪個(gè)頻率的信號(hào)發(fā)生周跳。因此，引入單頻偽距相位組合法來輔助探測周跳，使用該法對(duì)3個(gè)頻率信號(hào)進(jìn)行探測，結(jié)果表明，單頻偽距相位組合在1 s采樣率的載波數(shù)據(jù)中對(duì)所有大小周跳都有很好的探測效果，無漏探情況發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

［1］MIAO Y，SUN Z W，WU S N.Error analysis and cycle-slip detection research on satellite-borne gps observation［J］.Journal of Aerospace Engineering，2011（1）：95-101.

［2］FENG S J，OCHIENG W，MOORE T，et al.Carrier phase-based integrity monitoring for high-accuracy positioning［J］.GPS Solutions，2009，13（1）：13-22.

［3］ZANGENEH-NEJAD F，AMIRI-SIMKOOEI A R，SHARIFI M A，et al.Cycle slip detection and repair of undifferenced single-frequency GPS carrier phase observations［J］.GPS Solutions，2017（5）：1593-1063.

［4］張炘，蔡成林，唐振輝，等.一種基于多普勒改進(jìn)的BDS單頻觀測值周跳探測與修復(fù)法［J］.天文學(xué)報(bào)，2017（2）：42-48.

［5］LI B F，QIAN Y N，LIU T X.Geometry-based cycle slip and data gap repair for multi-GNSS and multi-frequency observations［J］.Journal of Geodesy，2018（3）：399-417.

［6］謝瑞煜，楊利斌，趙建軍.一種基于雙差觀測的BDS周跳探測與修復(fù)方法［J］.火力與指揮控制，2020（1）：124-127.

［7］嚴(yán)新生，王一強(qiáng)，白征東，等.聯(lián)合使用高次差法和TurboEdit法自動(dòng)探測、修復(fù)周跳［J］.測繪通報(bào)，2007（9）：5-9，16.

［8］李明，高星偉，徐愛功.一種改進(jìn)的周跳多項(xiàng)式擬合方法［J］.測繪科學(xué)，2008（4）：82-83，99.

［9］謝世華，肖毅峰.基于多項(xiàng)式擬合的GPS周跳探測研究［J］.資源信息與工程，2018（5）：135-136，138.

［10］唐兆鵬，程喆.聯(lián)合使用載波相位變化率法和電離層殘差法探測和修復(fù)周跳［J］.江西測繪，2014（1）：14-16.

［11］崔立魯，溫孝居，余寒，等.基于電離層殘差法的北斗周跳探測與修復(fù)研究［J］.成都大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017（1）：62-65.

［12］陳品馨，章傳銀，黃昆學(xué).用相位減偽距法和電離層殘差法探測和修復(fù)周跳［J］.大地測量與地球動(dòng)力學(xué)，2010（2）：120-124.

［13］熊旭崔，立魯，錢江宇，等.偽距相位組合聯(lián)合STPIR組合探測北斗三頻周跳［J］.北京測繪，2019（3）：291-295.

［14］李林陽，呂志平，崔陽，等.偽距相位和無幾何相位組合探測與修復(fù)多頻周跳的比較［J］.大地測量與地球動(dòng)力學(xué)，2015（3）：396-400.

［15］崔立魯，杜石.北斗三頻無幾何相位組合實(shí)時(shí)周跳探測與修復(fù)［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2018（29）：7-12.

收稿日期：2023-04-04

作者簡介：馮亞萍（1991—），女，碩士，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：GNSS數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)定位算法。