[发明专利]一种卫星导航系统中观测量单个粗差的探测与修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，尤其是一种卫星导航系统中观测量单个粗差的探测与修复方法。

背景技术

目前，GNSS可为陆海空提供全天候和全球性的导航、定位和测量服务，目前已被广泛应用于交通、测绘等许多行业。由于其高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。

GNSS虽然具有上述优点，但由于其观测量受卫星数据质量和外界环境的影响较大，且随着GNSS系统的增多，观测数据也变得越来越多，观测数据出现粗差的风险越来越大。这些粗差如果直接参与数据处理，将会大大降低GNSS导航和定位结果应有的精度，甚至会带来破坏性影响。为了保证观测数据的质量，经常要对数据进行处理，探测并修复或剔除里面的粗差，这是GNSS导航与定位中非常重要、必须解决且最具挑战性的问题之一。

但是在粗差探测中，不论是独立观测数据，还是相关观测数据，都将面临着粗差不能被正确识别的问题。GNSS数据中包括存在多个粗差和单个粗差的情况。针对存在粗差的情况，目前常用的单个粗差的探测与修复方法主要是根据残差平方和或个别残差绝对值的大小来探测粗差，安全可靠性较差。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种观测量中的单个粗差探测可靠性较高且适合于多个卫星导航系统中的粗差探测与修复方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种卫星导航系统中观测量单个粗差的探测与修复方法，包括以下步骤：

步骤一：根据随机模型和当前历元的卫星观测量，建立并求解伪距观测方程，获取观测量对应的残差；

步骤二：根据步骤一中的观测量和观测量对应的残差获取观测量各分量的粗差初值；

步骤三：根据步骤二中的粗差初值，对所述粗差初值进行迭代搜索，获取观测量各分量的粗差探测值；

步骤四，对步骤三中的观测量各分量的粗差探测值进行判断，获取粗差探测位置，并对相应观测量分量进行粗差修复。

优选的，所述步骤一中，根据最小二乘估计法求解伪距观测方程。

优选的，所述步骤二包括以下子步骤：

S201：根据伪距观测方程，计算单位向量对应的残差；

S202：取单位向量对应的残差各分量符号，与观测量权阵P对角线对应分量平方根相乘，构成加权向量；

S203：将加权向量各分量分别与观测量对应的残差和单位向量对应的残差相乘，分别得到实际偏差和单位偏差，将实际偏差和单位偏差各分量分别相加分别得到单位残差对应的统计量和实际残差对应的统计量；

S204：将单位残差对应的统计量和实际残差对应的统计量作比值，得到粗差初值。

优选的，所述步骤三包括以下子步骤：

S301：构造搜索区间(Bias_k0-R，Bias_k0+R)，其中R＞0，Bias_k0表示第k个观测量上的粗差初值；

S302：计算搜索区间内粗差探测可能值以及粗差探测可能值对应的观测量残差平方和，并根据观测量残差平方和从粗差探测可能值中获取粗差探测值；

在搜索区间(Bias_k0-R，Bias_k0+R)内，R＞0，计算观测量各分量对应的粗差探测可能值，针对观测量各分量分别进行迭代搜索，将搜索区间内残差平方和最小值对应的粗差探测可能值作为该观测量分量的粗差探测值。

选择残差平方和最小值的原因是：

观测量L的第k个分量l_k上修复的粗差越接近观测量真实值，修复后的观测量所计算出的残差越小，因此观测量分量中对应的粗差探测可能值中，最接近观测量真实值的粗差对应的残差平方和必然是该观测量分量中所有的粗差探测可能值对应的残差平方和最小值，该粗差探测可能值即为粗差探测值。

所述步骤四中，对观测量各分量的粗差探测值进行判断是指根据步骤三中得到的n个粗差探测位置通过判断准则唯一得确定粗差位置。

优选的，所述步骤四中，根据粗差探测值获取探测位置的判断标准为：

第k个观测量l_k含有粗差，且其大小为判断标准为同时满足绝对值准则和差值准则，即：

1.绝对值准则：绝对值大于阈值；

2.差值准则：任意一个观测量分量修复粗差后的残差平方和与第k个观测量l_k修复粗差后的残差平方和的差值大于差值阈值。